导图社区 材科基-原子结构与键合
参考自上交《材科基》原子结构与键合，本图内容包含原子结构（Atomic Structures） 原子间键合（Atomic Bonding），感兴趣的小伙伴别错过。
含电阻率（四探针等）、扩展电阻、CV、霍尔效应、深能级、复合寿命测量的基本原理、技术与示例，适合半导体材料领域小白。
参考自南开大学《结构化学》视频课程，内容包括量子力学基础、原子结构、分子结构、共轭体系和休克尔分子轨道处理方法，适合材料人参考。
参考自刘恩科等编著的《半导体物理学》，在完整的半导体中，电子的能谱是一些密集的能级组成的带（能带），能带与能带之间被禁带隔开。在每个能带中，电子的能量E可表示成波矢的函数E(k)。在绝对零度时，完全被电子充满的最高能带，称为价带，能量最低的空带称为导带。
社区模板帮助中心，点此进入>>
电费水费思维导图
D服务费结算
材料的力学性能
总平面图知识合集
软件项目流程
一级闭合导线
建筑学建筑材料思维导图
第二章土的物理性质及工程分类
人工智能的运用与历史发展
电池拆解
原子结构与键合
原子结构（Atomic Structures）
原子构造
原子（atom) 原子核（atomic nucleus) 电子（electron) 质子（proton) 中子（neutron)
原子电子结构（Electrons in Atoms）
量子数（Quantum Numbers）
主量子数n（principal quantum number）
轨道角动量量子数li（azimuthal quantun number）（亚层）
磁量子数mi(magnetic quantun number)
自旋角动量子数si(spin quantun number)
多电子原子的核外电子排布规则（通常）
1)泡利不相容原理(Pauli exclusion principle)
在一个原子中，不可能存在四个量子数完全相同的两个电子
2)能量最低原理(minimum energy principle)
在不违背泡利不相容原理的前提下，核外电子总是尽可能排布在能量最低的轨道上，当能量最低的轨道排满后，电子才依次排布在能量较高的轨道上
3) Hund规则(Hund's rule)
在同一亚层的各个能级中，电子的排布尽可能分占不同的能级，而且自旋方向相同
例外
原子序数较大、d和f能级被填充的情况下，相邻壳层的能级 有重叠现象（overlap in energy of a state），如4s<3d， 5s<4d<4f
元素周期表（The Periodic Table）
元素（Element）
具有相同核电荷的一类原子总称，目前已发现118种，核电荷数是划分元素的依据
同位素（Isotope）
具有相同的质子数和不同中子数的同一元素的原子
元素的两种存在状态
游离态（Free State）
化合态（Combined Form)
原子间键合（Atomic Bonding）
晶体中的原子之所以能结合在一起，是因为它们之间存在着结合力（结合键）和结合能
结合键
质点（原子、离子或分子）间的作用力。这些键提供了固体的强度和有关电、热等功能的性质
按结合力（键）性质不同
化学键
离子键（ionic bond）
实质
特点
以离子而不是原子为结合单元
正负离子吸引，达静电平衡
性质
离子晶体熔点和硬度均较高
很难产生自由运动的电子，因此都是良好的电绝缘体。但当处在高温熔融状态时，正负离子在外电场作用下可以自由运动，即呈现离子导电性
共价键（covalent bond）
存在于亚金属（C、Si、Sn、Ge）、聚合物和无机非金属材料
由两个或多个电负性差不多的原子间通过共用电子对而形成
共价键晶体中各个键之间都有确定的方位，配位数比较小
结合极为牢固，故共价晶体具有结构稳定、熔点高、质硬脆等特点
共价形成的材料一般是绝缘体，其导电性能差
金属键（metallic bond）
金属中的自由电子和金属正离子相互作用构成键合
电子的共有化
当金属受力变形而改变原子之间的相互位置时，不至于使金属键破坏，这就使金属具有良好延展性
由于自由电子的存在，金属一般都具有良好的导电和导热性能
物理键
范德华力（van der Waals force）
近邻原子相互作用
电荷位移
偶极子(dipoles）：一般指相距很近的符号相反的一对电荷或“磁荷”
电偶极矩的感应作用
范德华力
结合方式
电子云偏移，结合力很小
熔点低，硬度低。如高分子材料
氢键（hydrogen bond）
是一种特殊的分子间作用力。是由氢原子同时与两个电负性很大的原子相结合而产生的具有比一般次价键大的键力（HF, H2O, NH3）
极性分子键，存在于HF、H2O等
键能介于化学键和范德华力之间
在高分子材料中特别重要，具有强氢键的高分子具有特殊的结晶结构和性能
单一结合键的材料并不多见，大部分材料内部是多种结合键 的混合体
