当前课程知识点:材料学概论 >  第2讲 材料就在元素周期表中(一) >  2.1 元素在周期表中的位置决定于其核外电子排布 >  2.1.4 原子的核外电子排布(2)——电子排布的三个准则

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2.1.4 原子的核外电子排布(2)——电子排布的三个准则在线视频

2.1.4 原子的核外电子排布(2)——电子排布的三个准则

下一节:2.2.1 核外电子排布的应用(1)——碳的sp3、sp2、sp杂化

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2.1.4 原子的核外电子排布(2)——电子排布的三个准则课程教案、知识点、字幕

好 我们现在讲的

讲原子的核外电子排布的第二节

电子排布的三个准则

就是电子排布

它按照一定的准则来排布

它是不是胡乱排布的

它如果胡乱排布

就没有元素周期表了

正因为它有规律的排布

才有了元素周期表

所以这一节

我们讲电子轨道排布的三个准则

电子的轨道能级分布

第三个问题

讲金属最集中的三类元素

第四个问题讲

为什么铁钴镍是铁磁性的

那么这些问题

可能同学们都听说过

但是道理上

在什么地方

必须用元素周期表来加以解释

这一张图讲的是

量子数与电子能级

我们可以复习一下

上节讲的内容

当N=1的时候

是K壳层

它最多容纳的电子数是两个

当N=2的时候

是L壳层

它最多容纳的电子数是八个

当N=3的时候

是M壳层

它最多容纳的电子数是什么

是八个

我们就把上节课复习一下

那么关于电子排布的三个准则

第一个准则

叫做泡利不相容原理

泡利不相容原理

它是怎么讲

就是在同一电子中

不可能有运动状态

指的是四个量子数

完全相同的两个电子数

它不可能有完全相同的

这四个量子数

完全相同的量子数级

不可能完全相同

最少有一个不同

大部分

就是不止有一个不同

最少有一个不同

它不可能有两个完全相同的

即使前边都相同

排列都相同了

最后两个还有一个正弦向上

一个正弦相反的

也就是MS等于负二分之一

正二分之一这两个也不一样

或者把它表述为

在同一原子轨道当中

最多只能容纳两个

自旋方向相反的电子

这是一个道理

你比如说钠原子的11个电子

所数的量子数

你排吧

你如果没有准则

你就排排排

它不行

它不是按照那个原则排的

一定是就按照泡利不相容原理

就是不可能有两个电子

它的四个量子数完全相等

或者是在同一原子轨道当中

最多只能容纳两个自旋方向

相反的电子

按照这个

你比方说K

K壳层

它只能容纳两个电子

这两个电子什么

一个自旋朝上

一个自旋相反

L壳层

它又是从SP排列

在2S2当中

它只能有两个电子

前2 1S2

就是K=1的

1S2是N=1的那个壳层当中

它只有两个电子

这两个电子必须得

自旋相反才行

在N=2的L壳层当中

这里边

又从S排起

SP排起

你注意2S2

前面那个2代表是什么

就是代表L壳层

L壳层的

那么它只能排两个电子

这两个电子

两个自旋也是不一样的

一个正二分之一

一个负二分之一

2P6

它可以有六个电子

这六个字的电子

你看它是怎么排列的

你看这六个电子

这六个电子

比如说N=2 L=1

ML不一样

ML它有等于零的

等于负一的 等于零的

等于正一的

它不一样的

你看前边它即使比方说

在这里边有两个

前边已经完全相同了

有两个已经完全相同了

你比方说

第七到第八个电子

比方说第七个 第八个电子

N=2 L=1

ML=0 ML=0

前边三个数都一样了

你后边两个指数

必须得不一样才行

一个自旋朝上

一个自旋朝下

要按照这种排列规律性排列

那么它的排列

规律性就相当明显了

排满了往后排

排满了往后排

排满了往后排

不能前边已经排满了

在挤上一个加塞

加不进去

不能加塞

一个一个排

按顺序排 排到最后

电子多了

你往后走

不能往前挤

它是这么个道理

那么第二个准则

就是能量最低原理

它讲的什么意思

电子先从最低能量

依次向较高能级排布

以保证系统能量最低

把这种原则

叫做能量最低原则

在电子排布的时候

先排最低的

当然先排最低的

按照第一条规律排了

你前排最低的第一条排

往上排

排的过程当中

也不能加塞

你这样排排

这是第二个原则

排列的结果是什么

先排S

排了S

你就是N=2的时候

又从S到P

N=3的时候

又从SPD这样排列

第三条原则就是洪特准则

同一亚层

较量子数的电子排布

总是尽可能分占不同的轨道

且自旋方向相同

我把这句话再重复一遍

同一亚层

较量子数的电子排布

总是尽可能分占不同的轨道

且自旋方向相同

注意 我们前面讲的

同一轨道当中

两个电子自旋必须得相反

这是指的B壳层

如果它在外边排

它不是B壳层

往外排的过程当中

它可以排的轨道比较多的时候

这两个电子

它的自旋不相同

要保证它是什么

要保证它占据不同的轨道

自旋方向相同

它是这个意思

自旋方向相同

你举例子来讲

你比方说碳

它往外排的过程当中

后边2P

它本来2P2有两个电子

这两个电子你按说这两个电子

排在同一轨道当中

一个自旋朝上

一个自旋朝下

它并不是这样

它两个自旋相同

占两个不同的轨道

那拿氧也是

拿氟也是等等这些

当然要是你比如说惰性气体

它外边两个电子

它是B壳层

它一正一反

如果不是B壳层

它要分占不同的轨道

保持自旋相同

这是核外电子排布的三个准则

第一个准则泡利不相容原理

第二个准则能量最低原理

第三个是洪特准则

有了这三个原理

就可以知道

它的原子序数多少

我马上就写出来

它电子排布是什么样子

有了原子序数

我可以排出来

有了原子序数我都可以排出来

它为什么

就是按照这种

这三个原理来排的

我们举例子

就是利用轨道填充图

表示原子钛的电子能级

利用刚才讲的三项准则

这三项准则

排列的结果

N=1的时候是1S2两个电子

N=2是2S2 2P6

N=3的时候

是3S2和3P6

这又八个电子

排完了以后

它要排4S2是两个电子

排完了4S2

它再排3D10两个电子

再加在一块是多少

2再加上多少8

再加上8

这是多少

18个 18个再加两个是多少

20个 20个再加2个 22

它的原子系数钛是22

这就是把它写出来

从按照这种规则

其它的元素

只要知道它的原子系数

都可以把核外电子

它的排布情况排列出来

材料学概论课程列表:

第1讲 材料的支柱和先导作用

-1.1 材料的定义和分类,选择材料的标准

--1.1.1 材料的定义和分类,选择材料的标准

-1.1 材料的定义和分类,选择材料的标准--作业

-1.2 材料的作用

--1.2.1 材料是人类社会进步的标志

--1.2.2 材料是当代文明的根基

--1.2.3 材料是各类产业的基础

--1.2.4 先进材料是高新技术的核心

--1.2.5 新材料是国家核心竞争力的体现

--1.2.6 材料可以“点石成金,化腐朽为神奇”

--1.2.7 “制造材料者制造技术”,材料可以“以不变应万变”

--1.2.8 复合材料和功能材料大大扩展了材料的应用领域

-1.2 材料的作用--作业

-1.3 材料科学与工程四面体

--1.3.1 材料科学与工程的定义和学科特点

--1.3.2 材料科学与工程四要素

--1.3.3 重视材料的加工和制造

--1.3.4 提高材料的性能永无止境

-1.3 材料科学与工程四面体--作业

-1.4 材料与创新

--1.4.1 关注材料的最新应用——强调发展,注重创新

--1.4.2 “9.11事件”世贸大厦垮塌和“3.11大地震”福岛核事故都涉 及材料

--1.4.3 新材料如何适应技术创新和产业创新

-1.4 材料与创新--作业

-本讲作业--作业

第2讲 材料就在元素周期表中(一)

-2.1 元素在周期表中的位置决定于其核外电子排布

--2.1 在元素周期表中发现材料

--2.1.2 元素周期表中120种元素综合分析

--2.1.3 原子的核外电子排布(1)——量子数和电子轨道

--2.1.4 原子的核外电子排布(2)——电子排布的三个准则

-2.1 元素在周期表中的位置决定于其核外电子排布--作业

-2.2 元素周期表反映元素的规律性

--2.2.1 核外电子排布的应用(1)——碳的sp3、sp2、sp杂化

--2.2.2 核外电子排布的应用(2)——四面体键的奇妙之处

--2.2.3 核外电子排布的应用(3)——电子授受及元素氧化数变化

--2.2.4 核外电子排布的应用(4)——过渡族元素和难熔金属

--2.2.5 原子半径、离子半径和元素的电负性

--2.2.6 原子的电离能和可能的价态表现

-2.2 元素周期表反映元素的规律性--作业

-2.3 过渡族元素、稀土元素和镧系元素

--2.3.1 稀土元素和锕系元素

--2.3.2 日常生活中须臾不可离开的元素

-2.3 过渡族元素、稀土元素和镧系元素--作业

-本讲作业--作业

第3讲 材料就在元素周期表中(二)

-3.1 材料性能与组织结构的关系

--3.1.1 材料性能和化学键类型之间的关系

--3.1.2 材料性能与微观结构的关系

--3.1.3 铁的晶体结构

--3.1.4 材料性能与组织的关系

-3.1 材料性能与组织结构的关系--作业

-3.2 从轨道能级到能带——绝缘体、导体和半导体

--3.2.1 从轨道能级到能带——绝缘体、导体和半导体

--3.2.2 化合物半导体和荧光体材料

-3.2 从轨道能级到能带——绝缘体、导体和半导体--作业

-本讲作业--作业

第4讲 金属及合金材料(一)

-4.1 高炉炼铁和转炉炼钢

--4.1.1 从矿石到金属制品(1)——高炉炼铁

--4.1.2 从矿石到金属制品(2)——转炉炼钢

-4.1 高炉炼铁和转炉炼钢--作业

-4.2 金属材料的组织结构

--4.2.1 晶态和非晶态、单晶体和多晶体

--4.2.2 相、相图、组织和结构

--4.2.3 凝固中的形核与长大

--4.2.4 钢的各种组织形态

-4.2 金属材料的组织结构--作业

-4.3 铸锭及其组织

--4.3.1 铸锭组织和连续铸造

-4.3 铸锭及其组织--作业

-本讲作业--作业

第5讲 金属及合金材料(二)

-5.1 金属材料的加工

--5.1.1 金属的热变形

--5.1.2 金属的冷变形

--5.1.3 由铜锭到铜箔的压延加工

-5.1 金属材料的加工--作业

-5.2 钢材的热处理

--5.2.1 热处理的目的和热处理温度的确定

--5.2.2 钢的退火(annealing)

--5.2.3 钢的正火(normalizing)

--5.2.4 钢的淬火(quenching)(1)——加热和急冷的选择

--5.2.5 钢的淬火(quenching)(2)——增加淬透性和防止淬火开裂

--5.2.6 钢的回火(tempering)

--5.2.7 恒温转变

-5.2 钢材的热处理--作业

-5.3 钢的强化机制

--5.3.1 钢的强化机制及合金钢

--5.3.2 应用最广的碳钢

--5.3.3 表面处理(1)——表面淬火及渗碳淬火

--5.3.4 表面处理(2)——表面渗碳、氮化及喷丸处理

--5.3.5 合金钢(1)——强韧钢、可焊高速钢和工具钢

--5.3.6 合金钢(2)——高速钢、不锈钢、弹簧钢和轴承钢

--5.3.7 铸铁及轻金属的减振应用

-5.3 钢的强化机制--作业

-本讲作业--作业

第6讲 粉体及纳米材料

-6.1 粉体材料的性能

--6.1.1 粉体及其特殊性能(1)——小粒径和高比表面积

--6.1.2 粉体及其特殊性能(2)——易流动性和高分散性

--6.1.3 粉体及其特殊性能(3)——低熔点和高化学活性

--6.1.4 粉体的特性及测定(1)——粒径和粒径分布的测定

--6.1.5 粉体的特性及测定(2)——密度及比表面积的测定

--6.1.6 粉体的特性及测定(3)——折射率和附着力的测定

-6.1 粉体材料的性能--作业

-6.2 粉体的加工与处理

--6.2.1 破碎和粉碎

--6.2.2 分级和集尘

--6.2.3 混料及造粒

--6.2.4 输送及供给

--6.2.5 非机械式粉体制作方式

-6.2 粉体的加工与处理--作业

-6.3 粉体的应用

--6.3.1 日常生活中的粉体

--6.3.2 工业应用的粉体材料

--6.3.3 粉体精细化技术——粒度精细化及粒子形状的改善

-6.3 粉体的应用--作业

-6.4 纳米材料

--6.4.1 纳米材料和纳米技术的概念

--6.4.2 “纳米”就在我们身旁

--6.4.3 纳米材料制备和纳米加工

--6.4.4 纳米技术与纳米材料的发展前景

-6.4 纳米材料--作业

-本讲作业--作业

第7讲 陶瓷及陶瓷材料

-7.1 陶瓷材料的定义和分类

--7.1.1 陶瓷发展史——人类文明进步的标志

--7.1.2 日用陶瓷的进展

--7.1.3 陶瓷及陶瓷材料分类

-7.1 陶瓷材料的定义和分类--作业

-7.2 坯体成型

--7.2.1 普通粘土陶瓷的主要原料

--7.2.2 陶瓷成型工艺(1)——旋转制坯成型和注浆成型

--7.2.3 陶瓷成型工艺(2)——干压成型、热压注成型和等静压成型

--7.2.4 陶瓷成型工艺(3)——挤压成型、注射成型和流延成型

-7.2 坯体成型--作业

-7.3 陶瓷烧结

--7.3.1 普通陶瓷的烧结过程

--7.3.2 陶瓷的烧成和烧结工艺

-7.3 陶瓷烧结--作业

-7.4 陶瓷材料的结构

--7.4.1 普通陶瓷的组织和结构

--7.4.2 精细陶瓷的组成、组织结构和性能

-7.4 陶瓷材料的结构--作业

-7.5 结构陶瓷

--7.5.1 结构陶瓷及应用(1)——Al2O3和Zr02

--7.5.2 结构陶瓷及应用(2)——TiO2、BeO和AlN

--7.5.3 结构陶瓷及应用(3)——SiC和Si3N4

--7.5.4 低温共烧陶瓷(LTCC)基板

-7.5 结构陶瓷--作业

-7.6 功能陶瓷

--7.6.1 单晶材料及制作

--7.6.2 功能陶瓷及应用(1)——陶瓷电子元器件

--7.6.3 功能陶瓷及应用(2)——生物陶瓷和换能器件

--7.6.4 功能陶瓷及应用(3)——微波器件、传感器和超声波马达

-7.6 功能陶瓷--作业

-本讲练习--作业

第8讲 玻璃材料及玻璃的应用

-8.1 玻璃的发展简史

--8.1.1 玻璃的发现

--8.1.2 古代玻璃与现代玻璃的组成惊人地相似

-8.2 玻璃的定义和特征

--8.2.1 玻璃的传统定义和现代定义

-8.3 玻璃的加工

--8.3.1 玻璃的熔融和成型加工

--8.3.2 非传统方法制造玻璃

-8.1-8.3 小节练习--作业

-8.4 建筑及高铁用玻璃

--8.4.1 新型建筑玻璃(1)

--8.4.2 新型建筑玻璃(2)

--8.4.3 汽车、高铁用玻璃(1)

--8.4.4 汽车、高铁用玻璃(2)

--8.4 建筑及高铁用玻璃--作业

-8.5 高技术玻璃

--8.5.1 生物医学用玻璃材料

--8.5.2 特殊性能玻璃材料(1)

--8.5.3 特殊性能玻璃材料(2)

--8.5.4 图象显示、光通信用玻璃材料(1)

--8.5.5 图象显示、光通信用玻璃材料(2)

--8.5.6 图像显示、光通信用玻璃材料(3)

-8.5 高技术玻璃--作业

-本讲练习--作业

第9讲 高分子及聚合物材料(一)

-9.1 何谓高分子和聚合物

--9.1.1 何为高分子和聚合物

--9.1.2 常见聚合物的结构和用途——按结构和反应分类

-9.1 何谓高分子和聚合物--作业

-9.2 聚合物的合成

--9.2.1 加聚反应和聚合物实例(1)——均加聚

--9.2.2 加聚反应和聚合反应实例(2)——共加聚

--9.2.3 缩聚反应和聚合物实例——共缩聚

-9.2 聚合物的合成--作业

-9.3 从结构层次看聚合物

--9.3.1 聚丙烯中的不对称碳原子引起的立体异构

--9.3.2 高分子链的结构层次

--9.3.3 高分子链间的相互作用

--9.3.4 高分子的聚集态结构

-9.3 从结构层次看聚合物--作业

-本讲练习--作业

第10讲 高分子及聚合物材料(二)

-10.1 高分子材料性能与加工

--10.1.1 天然橡胶和合成橡胶

--10.1.2 塑料的分类、特性及用途

--10.1.3 热固性树脂(热固性塑料)

--10.1.4 工程塑料

--10.1.5 新型电子产业用的塑料薄膜

--10.1.6 聚合物的结构模型及力学特性

--10.1.7 聚合物的形变机理及变形特性

--10.1.8 聚合物的成形加工及设备(1)——压缩模塑和传递模塑

--10.1.9 聚合物的成形加工及设备(2)——挤出成型和射出成型

--10.1.10 聚合物的成形加工及设备(3)——塑料薄膜和纤维丝制造

-10.1 高分子材料性能与加工--作业

-10.2 胶粘剂和涂料

--10.2.1 胶粘剂的构成和粘接原理

--10.2.2 胶粘剂的制造和用途

--10.2.3 涂料的分类及构成

--10.2.4 涂料中的成分、成膜和固化

-10.2 胶粘剂和涂料--作业

-本讲练习--作业

第11讲 复合材料和生物材料

-11.1 复合材料的定义和分类

--11.1.1 复合材料的定义和分类

--11.1.2 复合材料的界面

--11.1.3 复合材料的特长及优势

-11.1 复合材料的定义和分类--作业

-11.2 增强材料和基体材料

--11.2.1 复合材料中增强材料与基体材料的匹配

--11.2.2 增强纤维的制造

--11.2.3 碳纤维及C/C复合材料

--11.2.4 增强纤维的编制和铺展

--11.2.5 复合材料的成形制造

-11.2 增强材料和基体材料--作业

-11.3 复合材料的应用

--11.3.1 复合材料在航空航天领域的应用

-11.4 天然复合材料

--11.4.1 天然复合材料——木材的断面组织

--11.4.2 天然复合材料——木材的微观结构

-11.5 生物材料

--11.5.1 生物材料的定义和范畴

--11.5.2 骨骼、筋和韧带组织

--11.5.3 各种植入人体的材料

-11.3-11.5 节练习--作业

-本讲练习--作业

第12讲 磁性及磁性材料

-12.1 磁性的来源

--12.1.1 磁性源于电流

--12.1.2 过渡金属元素3d壳层的电子结构与其磁性的关系

-12.1 磁性的来源--作业

-12.2 磁性材料的分类

--12.2.1 亚铁磁性和软磁铁氧体磁性材料

-12.2 磁性材料的分类--作业

-12.3 磁畴和磁滞回线

--12.3.1 磁畴和磁畴壁的运动

--12.3.2 决定磁畴结构的能量类型

--12.3.3 磁滞回线及其决定因素

-12.3 磁畴和磁滞回线--作业

-12.4 软磁材料与硬磁材料

--12.4.1 非晶态高导磁率材料

--12.4.2 永磁材料及其进展

--12.4.3 钕铁硼稀土永磁材料及制备工艺

--12.4.4 钕铁硼永磁材料性能的提高与改进

--12.4.5 粘结磁体

--12.4.6 永磁材料的应用和退磁曲线

--12.4.7 磁性材料的各种应用

-12.4 软磁材料与硬磁材料--作业

-本讲练习--作业

第13讲 薄膜技术及薄膜制备技术

-13.1 薄膜的定义和薄膜形成的必要条件

--13.1.1 薄膜的定义和薄膜材料的特殊性能

--13.1.2 获得薄膜的三个必要条件

--13.1.3 真空获得

--13.1.4 薄膜是如何沉积的

--13.1.5 气体放电

--13.1.6 等离子体与薄膜沉积

-13.1 薄膜的定义和薄膜形成的必要条件--作业

-13.2 薄膜制备——PVD法

--13.2.1 真空蒸镀

--13.2.2 离子镀和激光熔射

--13.2.3 溅射镀膜

--13.2.4 磁控溅镀靶

--13.2.5 溅射镀膜的应用

-13.2 薄膜制备——PVD法--作业

-13.3 薄膜制备——CVD法

--13.3.1 CVD法原理及设备

--13.3.2 各类CVD的应用

-13.3 薄膜制备——CVD法--作业

-13.4 薄膜的加工

--13.4.1 薄膜图形化——湿法刻蚀和干法刻蚀

--13.4.2 反应离子刻蚀(RIE)和反应离子束刻蚀(RIBE)

--13.4.3 平坦化技术和大马士革工艺

-13.4 薄膜的加工--作业

-13.5 薄膜材料的应用

--13.5.1 超硬涂层

--13.5.2 金刚石及类金刚石图层

--13.5.3 电镀Cu膜用于集成电路芯片制作

-13.5 薄膜材料的应用--作业

-本讲作业--作业

2.1.4 原子的核外电子排布(2)——电子排布的三个准则笔记与讨论

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