01原子间的键合 金属键;离子键、主价健;共价健 物理健:次价键 氢健:介于化学健和范德华力之间
1.金属键(金属键)典型全属原子结构:最外层电子数很少,即价电子极易挣脱原子核之束缚而成为自由电子,形成电子云。 金属中自由电子与金属正离子之间构成键合称为金属键 特点:电子共有化,既无饱和性又无方向性,形成低能量密堆结构性质:良好导电、导热性能,延展性好
2.离子键(lonic tondingl 多数盐类、碱类和金属氧化物 实质: 金属原子带正电的正离子 非金属原子带负电的负离子 存在静电引力,离于键 特点:以离子而不是以原子为结合单元,要求正负离子相间排列,且无方向性,无饱和性 性质:熔点和硬度均较高,良好电绝缘体
3.共价键 亚金属(C、Si、 Sn、Ge),聚合物和无机非金属材料 实质:由二个或多个电负性差不大的原子间通过共用电子对而成 极性键:共用电子对偏于某成键原子 非极性键:位于两成键原子中间 特点:饱和性,配位数较小,方向性(s电子除外) 性质:熔点高、质硬脆、导电能力差
4.范德华力 近邻原子相互作用→电荷位移→偶极子→范德华力 包括:静电力、诱导力和色散力 属物理键,系次价键,不如化学键强大,但能很大程度改变材料性质
5.、氢键 极性分子键 存在于HF、H,0、 NH中,在高分子中占重要地位,氢原子中唯一的电子被其它原子所共有(共价键结合),裸露原子核将与近邻分子的负端相互吸引--氢桥 介于化学键与物理键之间,具有饱和性
02高分子链 高分子结构:链结构和聚集态结构 单体一聚合反应: 加聚反应:添加引发剂通过共价键将单分子聚合 缩聚反应:化学反应,释放出副产品
链结构: 近程结构:一次结构属于化学结构 远程结构:二次结构分子量、形态、链的柔顺性、构象 高分子链结构单元的键合方式
1.均聚物结构单元键接顺序 单烯类单体中:除乙烯分子是完全对称的,其结构单元在分子链中的键接方法只有一种外,其它单体因有不对称取代,故有三种不同的键接方式
2.共聚物的序列结构 按结构单元在分子链内排列方式的不同分为: 无规共聚物 交替共聚物 嵌段共聚物 接枝共聚物
3高分子链的结构 线性高分子:加热后变软,甚至流动,可反复加工一,热塑性 支链高分子: 交联高分子:线性天然橡胶用S交联后变强韧耐磨 体型(立体网状)高分子:不溶于任何溶剂,也不能熔融,一旦受热固化便不能改变形状,热固性
4高分子链的构型 链的构型系指分子中原子在空间的几何排列,稳定的,欲改变之须通过化学键断裂才行 旋光异构体:由烯烴单体合成的高聚物,在其结构单元中有一不对称C原子,故存在两种旋光异构单元,有三种排列方式 间同立构 全同立构 无规立构 几何异构:双烯类单体定向聚合时,可得到有规立构聚合物。但由于含有双键,且双键不能旋转,从而每一双就可能有: 顺式:两种异构体之分 反式:称为几何异构 对于大分子链而言就有:顺反无序、顺反交替、全顺、全反
5远程结构 1.高分子的大小 高分子的相对分子质量M不是均一的,具有多分散性;平均相对分子质量。 高分子链中重复单元数目称为聚合度,对加工和使用有很大影响。 2.高分子的形状 主链以共价键联结,有一定键长d和键角θ,每个单键都能内旋转,故高分子在空间形态有mn-1( m为每个单键内旋转可取的位置数,n为单键数目) 统计学角度高分子链取伸直构象几率极小,呈卷曲构象几率极大 3.影响高分子链柔性的主要因素 高分子链能改变其构象的性质称为柔性 主链结构的影响:起决定性作用 取代基的影响:取代基的极性,沿分子链排布距离,在主髓,上对称性,体积均有影响 交联的影响:因交联附近的单键内旋转受阻碍,交联度大时,柔性↓
03固体结构 一、晶体学基础
1空间点阵与晶体结构 (1) 空间点阵:由几何点做周期性的规则排列所形成的三维阵列。 (2) 晶体结构:原子、离子或原子团按照空间点阵的实际排列。 特征:a可能存在局部缺陷;b可有无限多种。 (3)形状和大小 有三个棱边的长度a,b,c及其夹角a ,β ,γ表示。 (4) 晶胞中点的位置表示 3布拉菲点阵 14种点阵分属7个晶系。 4晶向指数与晶面指数 晶向:空间点阵中各阵点列的方向。 晶面:通过空间点阵中任意-组阵点的平面。 国际上通用米勒指数标定晶向和晶面。
(1) 晶向指数的标定 a建立坐标系。 b求坐标。u',v',w'。 c化整数。u,v,w. d加[ ]。[uvw]。 说明: a指数意义:代表相互平行、方向一致的所有晶向。 b负值:标于数字上方,表示同一晶向的相反方向。 c晶向族:晶体中原子排列情况相同但空间位向不同的一组晶向。用表示,数字相同,但排列顺序不同或正负号不同的晶向属于同一晶向族。
(2)晶面指数的标定 a建立坐标系:确定原点(非阵点)、坐标轴和度量单位。 b量截距: x,y,z。 c取倒数: h',k',I'。 d化整数: h,k,k。 e加圆括号: (hkl)。 说明: a指数意义:代表一组平行的晶面; b 0的意义:面与对应的轴平行; c平行晶面:指数相同,或数字相同但正负号相反; d晶面族:晶体中具有相同条件(原子排列和晶面间距完全相同),空间位向不同的各组晶面。用{hkl}表示。 e若晶面与晶向同面,则hu+kv+lw=0; f若晶面与晶向垂直,则u=h, k=v, w=l。
(3)六方系晶向指数和晶面指数 a六方系指数标定的特殊性:四轴坐标系( 等价晶面不具有等价指数)。 b晶面指数的标定 标法与立方系相同(四个截距);用四个数字(hkil)表示; i=-(h+k)。
(4)晶带 a:平行于某一晶向直线所有晶面的组合。 b性质:晶带用晶带轴的晶向指数表示;晶带面//晶带轴; 晶带定律:hu+kv+lw=0. 凡满足上式的晶面都属于以[uvw]为晶带轴的晶带。推论: (a)由两晶面(h1k1l1) (h2k2l2)求其晶带轴[uvw]: u=k1l2-k2h1; v= l1h2-l2h1; w=h1k2-h2k1。 (b)由两晶向[u1v1w1][ u2v2w2]求其决定的晶面(hkl)。 h=v1w1- v2w2; k=w1u2- w2u1; l= u1v2- u2v1
(5)晶面间距 a -- - -组平行晶面中,相邻两个平行晶面之间的距离。 b计算公式(简单立方):d=a/(h2+k2+l2)1/2 注意:只适用于简单晶胞;对于面心立方hkl不全为偶、奇数,体心立方h+k+l=奇数时,d(nkl)=d/2。(因为有附加面)
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