原 子 結 構 與 結 晶www.tool-tool.com

版2ec3

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2.1.1基本組成

（a）原子核為核心。

（b）電子以原子核為中心，進行不定域之運動。

2.1.2電子組態

－陳述電子在電子軌域排列與分佈。

2.1.3多原子系

1.多原子系存在原子間斥力與引力的交互作用。

（1）當原子在遠距離分子間具小的作用力。

（2）當距離接近，其引力與斥力同時增加。

（3）當引力 ＞ 斥力，原子間距離仍可縮短。

（4）當達平衡距離 ，（即斥力＝引力）其原子處於穩定。

（5）當γ ＜ ，斥力 ＞ 引力。

Note：原子間若以硬核原子核視之，其間作用力符合Lenard-Jonson方程式。

2.2原子鍵結類別

（a）共價鍵

（b）離子鍵

（c）配位鍵

（d）金屬鍵

2.3分子間的作用力

（a）凡得瓦力

（b）氫鍵

（c）偶極距（dipole-dipole）

（d）化學鍵結

2.4原子排列與結晶

結晶：原子以規則（order），且具週期性重複出現之結構。

（1）長期規則排列大於5個以上原子(分子)

（2）具有週期性

2.5高分子結構

1.高分子：由單體（monomer）以加成或縮合方式反應生成具有重覆單元且具高

分子量之化合物，其代表式-(A)-或-(A-B)n-

2.結構類型

（a） 線型材料（linear）

（b） 分支材料（branch）

（c） 網狀材料（network）

Note：網狀材料若含兩類以上高分子則又分：

（1）全互穿型網狀結構（Full Interpenertration Network 簡稱IPN）。

（2）半互穿型網狀結構（Semi Interpenertration Network）。

Note：若組成高分子之單體，包含兩類不同官能特性，則此高分子可稱為共聚物（copolymer），

共聚物可分成四類，即：

（1）random copolymer

（2）block copolymer

（3）alternative copolymer

（4）graft copolymer

3.線型高分子

－線型高分子為熱塑性（thermalplastic）材料，在裂解溫度前，具溫度可逆性。

4.分枝型高分子

－具分支或懸掛基，其對結構具有可撓曲之特性，其對結晶有負面影響。

分支的好處：

（1）增加空隙（自由體積或孔隙度增加）

（2）結晶下降

（3）易加工（降低Ｔg）

（4）熱可逆

5.網狀型高分子

－利用多官能性基促使材料利用多官能基反應而形成網狀結構，其結構將降低分子的可撓曲性，

且有效提高材料的機械特性，但此材料為熱固性（thermalset）不具熱可逆性。

Note：（1）全互穿型網狀結構－組成成份皆為網狀高分子。

（2）半互穿型網狀結構－組成成份一為網狀，另一為可塑性高分子。

*網狀高分子具有特性

→三度空間

1.很強機械性質

2.分子運動(故Tg提高，而不易加工) 。

3.升高欲使分子流動，須斷鍵。

4.抗化性，環境穩定性。

Ｔg：分子主鏈運動之起始溫度。

2.6鍵結力分類與結構的相關性

一.鍵結力分類

A.主要鍵結（primary bonding）

－鍵結力強，如共價鍵，其由電子鍵結形成高強度之作用力。

B.次要鍵結（secondary bonding）

－鍵結力較弱，存在於分子間之作用力。

1.成次要鍵結的成因

－由未帶電原子內部及附近局部電場所造成。

2.次鍵作用力分類

（1）電偶極（electric dipole）

－源於原子內或分子內電子振盪為最弱之次鍵結，存在於周遭，蒸氣與氣體間之吸引力。

（2）極性分子形成之電偶極

－其偶極距（dipole moment）將為其作用力大小的指標。

（3）氫鍵，存在於H2O，R-COOH等間之作用力，其為次鍵結中最強者。

二.鍵結力與結構

－鍵結力若具方向性，將促使結構具排向性，易形成結晶結構。

2.7配位數的決定

1.配位數－環繞於中心原子(或離子)之周圍原子(或離子)。

2.配位數的決定－由於同類電荷具斥力，配位數存在於電荷作用力最低能量。

3.離子配位數決定於陰陽離子半徑比。

4.離子半徑比（r/R）與配位數（CN）。

(r/R) CN

≧0.15 3個

≧0.22 4個

≧0.41 6個

≧0.73 8個

≧1.0 12個

5.配位數與結構

－配位數將決定結構之堆積因子（PF）。

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