標籤:高分子複合材料

偶聯劑分子應至少含有兩種官能團,第一種官能團在理論上可於增強材料起化學反應,第二種官能團在理論上應能參與樹脂的固化反應,與樹脂分子鏈形成化學鍵結合,於是,偶聯劑分子像「橋」一樣,將增強材料與基體通過共價鍵牢固地連接在一起了。

1簡介

1949年,Bjorksten和Lyaeger共同提出化學鍵理論。
關於分子(或晶體)內相鄰原子(或離子)間相互結合的理論。按照這種理論,原子(或離子)是以化學鍵的形式結合成分子(或晶體)的。形成化學鍵的物理機制是電磁相互作用。

2重要意義

分子中元素原子的電子從一個原子轉移到另一個原子而形成正負離子,由電荷相反的正負離子通過其過剩電荷的庫倫力彼此吸引形成分子,這種靜電庫倫力稱為離子鍵;原子間以共享電子對的方式形成分子,這種化學鍵稱為共價鍵;在通常情況下,共價鍵共享的電子對分別由兩個原子提供,有時共享的電子對則是由一個原子提供的,這樣的共價鍵稱為配位共價鍵;聯結金屬原子的鍵稱為金屬鍵,金屬鍵的最顯著特點是成鍵電子的流動性,它使金屬表現出高度的導電性和導熱性;由極性很強的化合物 H-X鍵上的氫原子與另一個鍵中電負性很大的原子 X上的孤立電子相互吸引而形成的分子之間的一種結合力叫氫鍵。氫鍵不是化學鍵,氫鍵屬於分子間作用力。氫鍵的作用力比范德華力強而比化學鍵弱。氫鍵在生理學和蛋白質結構化學上具有重要的意義。

3人類認識

人類對物質結合方式的認識源遠流長。在古希臘,恩培多克勒用愛和恨說明物質間的結合和分離,德謨克利特則用原子的漩渦運動說明原子的聚集和分散。中世紀的J.R.格勞伯(1604~1670)提出了物質同類相親、異類相斥的思想。其後還出現了關於物質結合的親和力說,認為物質的微粒具有親和力,由此互相吸引而結合在一起。19世紀初,瑞典化學家 J.J.貝采利烏斯(1779~1848)提出了一種建立在正負電相互吸引的觀念基礎上的電化二元說,從而使親和力說更加系統化。闡明分子中原子相互作用的經典價鍵理論是在原子概念基礎上形成的。1852年,英國化學家E.弗蘭克蘭(1825~1899)提出了原子價概念。1857年,德國化學家F.A.凱庫勒(1829~1896)提出碳四價和碳鏈的概念;1865年,他又揭示出苯的環狀結構。1874年,荷蘭化學家J.H.范霍夫(1852~1911)等提出了碳原子的四個價鍵向正四面體頂點取向的假說。這是有機化合物的結構理論。
20世紀20年代,在N.H.D.玻爾的原子結構理論的基礎上,對價鍵的實質有了新的認識,形成了原子價的電子理論。該理論包括離子鍵理論和共價鍵理論。離子鍵理論是1916年由美國化學家W.科塞爾(1888~1956)提出的。同年,G.N.劉易斯(1875~1946)提出共價鍵理論。但這個理論不能解釋共價鍵的方向性、氧分子的順磁性等,也無法解釋兩個原子為什麼共享一對電子時能相互結合。
1927年,W.H.海特勤和F.倫敦(1900~1954)提出氫分子成鍵理論。該理論認為兩個氫原子結合成一個氫分子由於電子密度的分佈集中在兩個原子核之間而形成化學鍵。現代價鍵理論是將這一成果推廣到其他分子體系而形成的。它認為共價鍵由一對自旋反平行的耦合電子組成,並根據原子軌道最大重疊原理,認為分子中的電子只處於與化學鍵相連接的兩個原子之間的區域內。L.鮑林進而提出共振論對此作了補充。該理論認為分子在若干價鍵結構間共振。1928年,美國化學家R.S.穆利肯和F.洪德等人提出分子軌道理論,將分子看作一個整體,認為形成化學鍵的電子在整個分子區域內一定的分子軌道上運動。現代化學鍵理論是在量子力學的基礎上形成的,它使電價理論不能解釋的問題獲得滿意的解釋。這種理論目前還在進一步發展中。

4發展

化學鍵理論的建立和發展,日益揭示出關於原子或原子團結合形成分子的機理,大大豐富了人類對原子-分子層次上的物質組成和物質結構的知識,加深了人們對物質及其運動規律的認識。它的研究成果已被用來指導探索新化學反應和合成具有特殊性能的新材料。在這方面的一個突出的事例是20世紀70年代初,科學家們根據化學鍵和鍵能關係的考慮,按照預定的設想,成功地合成了第一個惰氣化合物──六氟鉑酸氙。這一成功不但表明了人類對物質結構及其性質認識的深化,也打破了統治化學界長達70年之久的惰氣不能參加化學反應的形而上學觀念。
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