上交材料科学基础知识点总结.docx

为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划上交材料科学基础知识点总结　　第1章原子结构和键合　　原子结构　　物质的组成　　物质由无数微粒聚集而成　　分子：单独存在保存物质化学特性　　dH2O=(H2)为2M为百万　　原子：化学变化中最小微粒　　原子的结构　　??质子：正电荷m＝×10-27kg??原子核：电中性m＝×10kg?????电子：核外高速旋转，带负电，按能量高低排列，如电子云?m＝?10-31kg，约为质子的1/1836???　　原子的电子结构　　的方向，??取值为＋1或-1　　??22　　核外电子排布遵循以下3个原则：　　?能量最低原理　　典型金属原子结构：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　　离子键　　非金属原子带负电的负离子　　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　　共价键　　亚金属，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　　(Polarbonding):共用电子对偏于某成键原子?极性键??非极性键　　性质：熔点高、质硬脆、导电能力差　　范德华力　　极性分子键存在于HF、H2O、NH3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，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　　高分子链　　:加热后变软，甚至流动，可反复加工－?线性高分子??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??　　?体型高分子高分子链结构，不溶于任何溶剂，也不能熔融，一旦受热固化后不能再改变形状，无法再生　　3.高分子链的键接方式　　4.高分子链的构型　　?间同立构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)　　※键的内旋转使得高分子存在多种构象　　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,C-O,C-N,Si-O内旋的势垒比C-C低，从而使聚酯，??聚酰胺、聚胺酯，聚二甲基硅氧烷等柔性好??取代基的影响：取代基的极性，沿分子链排布距离，在主链上对称性，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↓↓?　　第2章固体结构　　晶体学基础　　晶体结构的基本特征：原子在三维空间呈周期性重复排列，即存在长程有序　　性能上两大特点：1.固定的熔点,2.各向异性　　空间点阵和晶胞　　※空间点阵的概念　　将晶体中原子或原子团抽象为纯几何点，即可得到一个由无数几何点在三维空间排列成规则的阵列—空间点阵　　特征：每个阵点在空间分布必须具有完全相同的周围环境(surrounding)　　※晶胞　　代表性的基本单元smallrepeatentities　　选取晶胞的原则：　　Ⅰ)选取的平行六面体应与宏观晶体具有同样的对称性；　　Ⅱ）平行六面体内的棱和角相等的数目应最多；　　Ⅲ）当平行六面体的棱角存在直角时，直角的数目应最多；　　Ⅳ）在满足上条件，晶胞应具有最小的体积。

　　晶向指数和晶面指数　　1.晶向指数　　求法：　　各章例题、习题以及解答　　第1章原子结构与键合　　1.何谓同位素？为什么元素的相对原子质量不总为正整数？　　答案:在元素周期表中占据同一位置，尽管它们的质量不同，然它们的化学性质相同的物质称为同位素由于各同位素的含中子量不同，故具有不同含量同位素的元素总的相对原子质量不为正整数　　2.已知Si的相对原子质量为，若100g的Si中有5×1010个电子能自由运动，试计算：(a)能自由运动的电子占价电子总数的比例为多少？(b)必须破坏的共价键之比例为多少？　　答案:原子数=　　价电子数=4×原子数=4××1024=×1024个　　个　　a)　　b)共价键，共有×1024个；需破坏之共价键数为5×1010/2=×1010个；所以　　3.有一共聚物ABS，每一种单体的质量分数均相同，求各单体的摩尔分数答案:丙烯腈(－C2H3CN－)单体相对分子质量为53；丁二烯(－C2H3C2H3－)单体相对分子质量为54;苯乙烯(－C2H3C6H5－)单体相对分子质量为104;　　设三者各为1g，则丙烯腈有1/53mol，丁二烯有1/54mol，苯乙烯有1/104mol。

故各单体的摩尔分数为　　2.3.　　在多电子的原子中，核外电子的排布应遵循哪些原则？答案　　在元素周期表中，同一周期或同一主族元素原子结构有什么共同特点？从左到右或从上到下元素结构有什么区别？性质如何递变？答案　　4.5.　　何谓同位素？为什么元素的相对原子质量不总为正整数？答案　　铬的原子序数为24，它共有四种同位素：%的Cr原子含有26个中子，%含有28个中子，%含有29个中子，且%含有30个中子试求铬的相对原子质量答案　　6.　　铜的原子序数为29，相对原子质量为，它共有两种同位素Cu63和Cu65，试求两种铜的同位素之含量百分比答案　　7.锡的原子序数为50，除了4f亚层之外其它内部电子亚层均已填满试从原子结构角度来确定锡的价电子数答案　　8.铂的原子序数为78，它在5d亚层中只有9个电子，并且在5f层中没有电子，请问在Pt的6s亚层中有几个电子？答案　　9.已知某元素原子序数为32，根据原子的电子结构知识，试指出它属于哪个周期？哪个族？并判断其金属性强弱答案　　10.原子间的结合键共有几种？各自特点如何？答案　　11.图1-1绘出三类材料—金属、离子晶体和高分子材料之能量与距离关系曲线，试指出它们各代表何种材料。

答案　　12.已知Si的相对原子质量为，若100g的Si中有5×1010个电子能自由运动，试计算：(a)能自由运动的电子占　　价电子总数的比例为多少？(b)必须破坏的共价键之比例为多少？答案　　13.S的化学行为有时象6价的元素，而有时却象4价元素试解释S这种行为的原因答案14.A和B元素之间键合中离子特性所占的百分比可近似的用下式表示：　　IC%?1?e　　TiO2和InSb的IC%　　答案　　?　　?(xA?xB)2　　??100　　这里xA和xB分别为A和B元素的电负性值已知Ti、O、In和Sb的电负性分别为，，和，试计算　　15.Al2O3的密度为/cm3，试计算a)1mm3中存在多少原子？b)1g中含有多少原子？答案　　16.尽管HF的相对分子质量较低，请解释为什么HF的沸腾温度(℃)要比HCl的沸腾温度(-85℃)高？答案17.高分子链结构分为近程结构和远程结构他们各自包括内容是什么？答案　　18.高分子材料按受热的表现可分为热塑性和热固性两大类，试从高分子链结构角度加以解释之答案19.分别绘出甲烷(CH4)和乙烯(C2H4)之原子排列与键合.答案略　　20.高密度的聚乙烯可以通过氯化处理即用氯原子来取代结构单元中氢原子的方法实现。

若用氯取代聚乙烯中8%　　的氢原子，试计算需添加氯的质量分数答案　　21.高分子材料相对分子质量具有多分散性表1-1为聚乙烯相对分子质量分布表　　表1-1　　22.有一共聚物ABS，每一种单体的质量分数均相同，求各单体的摩尔分数　　答案　　23.嵌镶金相试样用的是酚醛树脂类的热固性塑料若酚醛塑料的密度为/cm3，试求10cm3的圆柱形试样含的　　分子量为多少？答案　　24.一有机化合物，其组成的w(C)为%，w(H)为%，w(O)为%试推断其化合物名称答案25.尼龙-6是HOCO(CH2)5NH2的缩聚反应的产物a)用分子式表示其缩聚过程；b)已知C-O、H-N、C-N、H-O　　的键能分别为360、430、305、500(kJ/mol)，问形成一摩尔的H2O时，所放出的能量为多少？答案1.主量子数n、轨道角动量量子数li、磁量子数mi和自旋角动量量子数Si2.能量最低原理、Pauli不相容原理，Hund规则　　3.同一周期元素具有相同原子核外电子层数，但从左→右，核电荷依次增多，原子半径逐渐减小，电离能增加，失电子能力降低，得电子能力增加，金属性减弱，非金属性增强；同一主族元素核外电子数相同，但从上→下，电子层数增多，原子半径增大，电离能降低，失电子能力增加，得电子能力降低，金属性增加，非金属性降低；4.在元素周期表中占据同一位置，尽管它们的质量不同，然它们的化学性质相同的物质称为同位素。

由于各同位素的含中子量不同，故具有不同含量同位素的元素总的相对原子质量不为正整数5.　　6.73%(Cu);27%(Cu)　　7.1s2s2p3s3p3d4s4p4d5s5p;锡的价电子数为48.1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f5s5p5d6s;　　2　　2　　6　　2　　6　　10　　2　　2　　2　　2　　6　　2　　6　　10　　2　　6　　10　　14　　2　　6　　9　　1　　2　　2　　6　　2　　6　　10　　2　　6　　10　　2　　2　　63　　65　　2+8+18+32+17=77;78-77=1　　9.1s2s2p3s3p3d4s4p;第四周期；ⅣA族；亚金属Ge10.　　11.a:高分子材料；b:金属材料；c:离子晶体　　5?1010?15　　??1024　　12.a)?10　　b)共价键，共有×10个；需破坏之共价键数为×10个；　　24　　10　　?1010?14　　??1024　　所以，?10　　13.S的最外层电子为3s3p，与H结合成H2S时，接受个2电子,因S外层有个6价电子，故为6价;与O结合成SO2时，此时S供给4个电子，故为4价　　(?)(?)　　]?100?%14.对TiO2:IC%?[1?e　　2　　24　　对InSb:　　15.a)Al2O3的相对分子质量为M=×2+16×3=　　1mm中所含原子数为*10b)1g中所含原子数为*10　　16.由于HF分子间结合力是氢键，而HCl分子间结合力是范德化力，氢键的键能高于范德化力的键能，故此HF的　　沸点要比HCl的高。

17.　　22　　3　　20　　18.热塑性：具有线性和支化高分子链结构，加热后会变软，可反复加工再成型；　　热固性：具有体型高分子链结构，不溶于任何溶剂，也不能熔融，一旦定型后不能再改变之形状，无法再生19.答案略20.%　　21.数均相对分子质量　　重均相对分子质量　　Mn??xiMi?21150　　；　　Mw??wiMi?23200　　；　　数均聚合度nn=33822.X丙烯腈=%　　X丁二烯=%X苯乙烯=%　　23.×10　　24.故可能的化合物为CH3　　COCH325.a)　　OHHHHH　　OHHHHH　　24　　HO—　　CCCC———N　　。