材料科学基础辅导与习题（第三版）

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第1章 原子结构与键合
　　内容提要
　　 物质是由原子组成的，而原子是由位于原子中心带正电的原子核和核外高速旋转带负电的电子所构成的。在材料科学中，一般人们最关心的是原子结构中的电子结构。
　　 电子在核外空间作高速旋转运动时，就好像带负电荷的云雾覆盖在原子核周围，故形象地称它为电子云。电子既具有粒子性又具有波动性，即具有二象性。电子运动没有固定的轨道，但可根据电子的能量高低，用统计方法判断其在核外空间某一区域内出现的几率的年夜小。根据量子力学理论，电子的状态是用波函数来描写的，原子中一个电子的空间位置和能量可用4个量子数表示：
　　 (1)主量子数n——决定原子中电子能量，以及与核的平均距离，即表示电子所处的量子壳层；
　　 (2)轨道角动量量子数li——给出电子在同一量子壳层内所处的能级(电子亚层)；
　　 (3)磁量子数mi——给出每个轨道角动量数的能级数或轨道数；
　　 (4)自旋角动量量子数Si——反应电子不同的自旋方向。
　　 在多电子的原子中，核外电子的排布纪律遵守以下三个原则：
　　 (1)能量最低原理——电子的排布总是先占据能量最低的内层，再由内向外进入能量较高的壳层，尽量使体系的能量最低。
　　 (2)Pauli不相容原理——在一个原子中不可能有运动状态完全相同的两个电子，主量子数为n的壳层，最多容纳2n2个电子。
　　 (3)Hund法则——在同一亚层中的各个能级中，电子的排布尽量分占不同的能级，而且自旋的方向相同。当电子排布为全布满、半布满或全空时，此时是比力稳定的，而且整个原子的能量最低。
　　 元素周期表反应了元素的外层电子结构随着原子序数(核中带正电荷的质子数)的递增，呈周期性变化的纪律。可根据元素在周期表中的位置，推断它的原子结构和特定的性质。
　　 原子与原子之间是依靠结合键聚集在一起的。书中既归纳综合总结了各章的主要内容、重点与难点，以及重要概念和公式，又从不同的角度出发，提出问题作为学生的习题作业，以帮助巩固消化和加深理解所学的书本知识。原子的电子结构决定了原子键合的本身，原子间的结合键可分为化学键和物理键两年夜类。本册书于2008年2月由上海交通年夜学出书社出书刊行电子书籍下载《材料科学根本教导与习题（第三版）》书的作者蔡珣 戎咏华跟上海交通年夜学出书社都为了本书付出了辛勤劳动。工业技术类书籍在线电子书，《材料科学根本教导与习题（第三版）》在线电子书。化学键即主价键，它包括金属键、离子键和共价键3种：
　　 (1)金属键，绝年夜大都金属均为金属键方式结合，它的根基特点是电子的共有化；
　　 (2)离子键，年夜大都盐类、碱类和金属氧化物，主要以离子键方式结合，这种键的根基特点是以离子而不是以原子为结合单元的；
　　 (3)共价键，在亚金属(C，Si，Sn，Ge等)、聚合物和无机非金属材料中，共价键占有重要的地位，它的主要特点是共用电子对。
　　 物理键为次价键，也称范德瓦耳斯力，在高份子材料中占着重要感化。本书是根据《材料科学根本》教材编写的配套讲授教导材料。全书共分10章，内容包括材料的微不雅结构、晶体缺点、原子及份子的运动、材料的形变和再结晶、相平衡及相图、材料的亚稳态等。由于原子间结合键的不同，故可将材料分为金属、无机非金属和高份子材料。为了便于温习参考，书后附有各章的参考谜底，以及2000年至2007年的上海交通年夜学“材料科学根本”专业硕士研究生入学考试试题(附谜底)和可供查阅参考的年夜量资料。因此，本书除可供材料和冶金类师生、科技人员参考外，还可作为远程讲授、网上学习效果自我测评和考研的教导材料。
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