1、新疆大学材料物理（材料科学基础）物理科学与技术学院 李强2007.1st TermMaterials Science and Engineering, Dr. Q. Li材料结构的层次原子结构 晶体结构 显微结构 宏观结构l原子结构及其键合是各种固体理论的基本出发点；l原子结构中最关心的电子结构。DateXinjiang UniversityMaterials Science and Engineering, Dr. Q. Li第一章 原子的结构和键合l原子的结构l原子的键合 （原子核与核外电子的静电库仑相互作用）DateXinjiang UniversityMaterials Science
2、 and Engineering, Dr. Q. Li1-1 原子的结构l原子的结构+ 10-15 m 10-10 m原子核由质子和中子组成m质子 = 1.67310-24 gm中子 = 1.67510-24 g电子m电子 = 9.1110-28 g原子核在原子中只占了很小的体积，但集中了绝大部分的质量。DateXinjiang UniversityMaterials Science and Engineering, Dr. Q. Li1-1 原子的结构l电子轨道的经典模型 (Bohr模型 )和量子模型Bohr Model Quantum ModelProbability waveDateXi
3、njiang UniversityMaterials Science and Engineering, Dr. Q. Li1-1 原子的结构l原子量以 C12质量的 1/12为单位表示，即一个质子 (中子 )相当于单位 1。另外， lmol质子 (中子 )的质量巧合为 1 g。问题： 为什么元素的原子量都不是整数？元素的原子量 = 该元素所有同位素对其丰率的加权平均。例 : Cr的原子序数为 24, 有 4种同位素 (丰率见下 ),计算 Cr的原子量。 P(Cr50) 4.31%； P(Cr) 83.76%； P(Cr53) 9.55%； P(Cr54) 2.38%。DateXinjiang
4、UniversityMaterials Science and Engineering, Dr. Q. Li1-1 原子的结构 （原子的电子结构）l原子的电子轨道原子中一个电子的轨道 (状态 )由四个量子数确定。n 主量子数 n： n = 1， 2， 3， K, L, M， 决定了轨道与原子核的平均距离以及电子的能量。n 轨道角动量量子数 l： l = 0， 1， 2， 3， ， n-1s, p, d, f， 反映了电子轨道的形状。n 轨道磁量子数 m： m = 0， 1， 2， ， l轨道角动量在外磁场方向的投影值。n 自旋磁量子数 ms： ms = 1/2电子自旋角动量在外磁场方向的投影值
5、。DateXinjiang UniversityMaterials Science and Engineering, Dr. Q. Li1-1 原子的结构 （原子的电子结构）l核外电子的排布规律n 能量最低原理： 电子的能量主要取决于 n，此外也与 l有关 (屏蔽效应 )。 屏蔽效应 (形状越发散的轨道受到的屏蔽越多，使轨道能量升高 )导致 能级交错 现象。 对于小原子序数的原子有下面的经验公式：for atom: E = n + 0.7 l； for ion: E = n + 0.7 ln 泡利 Pauli不相容原理 ：n 洪德 Hund法则： 全充满，半充满或全空的轨道较稳定。 自旋趋于平
6、行排列。DateXinjiang UniversityMaterials Science and Engineering, Dr. Q. Li1-1 原子的结构 （原子的电子结构）l核外电子的排布规律讨论：请写出下列元素的电子排布式。n C(6) n V(23)n Cr(24)n W (74)1s22s22p21s22s22p63s23p63d34s21s22s22p63s23p63d44s21s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p65d56s1 1s22s22p63s23p63d54s1 1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p65d46s2DateXinjiang UniversityMaterials Science and Engineering, Dr. Q. Li1-1 原子的结构 （元素周期表）l元素周期表 Periodic TableDateXinjiang University
