固體中的化學(xué)鍵

1、會計學(xué)1固體中的化學(xué)鍵固體中的化學(xué)鍵第1頁/共129頁2 第2頁/共129頁3 由正、負(fù)離子以離子鍵結(jié)合起來的。 構(gòu)成這類晶體的是正、負(fù)離子，它們之間以靜電作用力相結(jié)合。正負(fù)離子相間排列，結(jié)果使異性離子之間的吸引力達(dá)到最大，同性離子之間的推斥力達(dá)到最小。一、離子晶體的特征第3頁/共129頁4 典型的的化合物是離子晶體，一些三元或多元化合物，如類和類化合物也都是離子晶體。 離子晶體是為數(shù)極多的正、負(fù)離子的集合體，晶體中并不存在單個的分子，。第4頁/共129頁5 離子晶體中的各個離子可以近似地看作是，電荷在球上的分布是均勻?qū)ΨQ的，異性離子可以從任何方向相互靠近和結(jié)合。因此，就是正、負(fù)離子電荷多少，

2、半徑大小以及離子間的最密堆積原則。第5頁/共129頁6 在離子晶體中，離子之間的，晶體中，而離子又被緊緊地束縛在晶格上。因此，但它的。例如，某些離子晶體在高溫下可產(chǎn)生離子導(dǎo)電現(xiàn)象。第6頁/共129頁7 另外，可見光的能量不足以，因此，純的離子晶體對紫外可見光是無色透明的。第7頁/共129頁8由于離子鍵的，正負(fù)離子之間的結(jié)合比較牢固，離子鍵能約為200kcal/mol，因而，離子晶體比較高、比較大。第8頁/共129頁9但是，當(dāng)離子晶體受到機(jī)械力的作用時，離子之間的位置一旦發(fā)生滑動，位移1/2晶胞的長度時，吸引力就變成推斥力。因此。第9頁/共129頁10它是由鈉離子和氯離子構(gòu)成的相互滲入交錯而形成

3、的，每個離子周圍均有六個最鄰近的異性離子（配位數(shù)為6）。即每個離子被一個八面體所圍繞，在八面體的六個角頂存在著異性離子的重心。第10頁/共129頁11 所有的（除CsCl，CsBr和CsI外）、及、（AgBr除外），均具有氯化鈉型的結(jié)構(gòu)。第11頁/共129頁12 在CsCl中，每一個離子被8個相反電荷的離子包圍；它們之中，一種類型的8個離子（ Cl- ）以其重心配列于一個立方體的八個角頂，而另一種類型的離子（ Cs+ ）則居于立方體的中心。第12頁/共129頁13 具有氯化銫結(jié)構(gòu)的化合物有（除CsF）， 以及一些等。第13頁/共129頁14陰離子的配位數(shù)為4，陽離子的配位數(shù)為8。鈣離子占據(jù)的位

4、置，格子中有8個氟離子，每個氟離子被最鄰近的4個鈣離子以四面體方式配位著。第14頁/共129頁15 許多（如Cd，Hg，Pb，Sr，Ba）、和、等具有這種螢石結(jié)構(gòu)。 在CaF2結(jié)構(gòu)中，如果陽離子和陰離子互易其位，則形成一種，如Li2O、Na2O等第15頁/共129頁16 陽離子占據(jù)的各點，同時被六個陰離子配位著。，如GeO2、SnO2、MnO2、RuO2、OsO2、PbO2等，以及Mg、Ni、Co、Fe、Zn的具有金紅石結(jié)構(gòu)。陽離子Ti4+填充在由O2-陰離子構(gòu)成的八面體空隙中的半數(shù)。 第16頁/共129頁17被硫離子以四面體的四個頂角的方式包圍著?？梢园堰@種結(jié)構(gòu)看作是硫離子按ABCABC排列

5、的立方密堆積中，有填充鋅離子。故每個離子的配位數(shù)是4。第17頁/共129頁18 屬于的有CuX、MS和MSe （其中，M=Be，Mn，Zn，Cd，Hg），還有MSe（M=Be，Zn，Cd，Hg)、MP、MAs、及MSb (M=Al，Ga，In)、SiC等。第18頁/共129頁19 ：每單位體積中容納原子或離子的數(shù)目最多。 如果把原子或離子看作是硬的圓球，則它們是服從密堆積原理的。 即離子或原子之間的作用力會盡可能地使它們占有最小的空間，從而說明，可能是最穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。 第19頁/共129頁20常用來衡量，原子堆積系數(shù)定義如下：單位晶胞體積單位晶胞內(nèi)原子體積原子堆積系數(shù)第20頁/共129頁21假設(shè)

6、是一個等徑的圓球，它們在二維平面上的最緊密排列如圖所示：每個原子周圍圍繞著6個原子第21頁/共129頁22 如在第一層上再緊密地排列原子時，則每個原子就會進(jìn)入第一層的每三個原子所形成的“”里，或在B處，或在C處，如圖所示：第22頁/共129頁23 當(dāng)排到第三層時，就有兩種可能的方式。一種是方式hcp ( hexagonal close-packed ），即讓第三層的原子一一地和第一層原子上下重合，形成ABABAB這種交疊的堆積，如圖所示。配位數(shù)：12第23頁/共129頁24如果通過A層的原子從上到下作，就構(gòu)成。所以這種堆積稱作。第24頁/共129頁25a 、c：晶格單位長度R ：原子半徑單位晶

7、胞原子數(shù) n =6R Ra aa ac c238 74. 0)3(3812)3/4(6)2321(6)3/4(633hcp R RR RR RR Ra aa ac cR R 則，原子堆積系數(shù)第25頁/共129頁26除了外，還有一種。 在這種方式中，第三層的原子不是和第一層的A原子對應(yīng)，而是和由第二層B所形成的“坑”處相對應(yīng)，形成ABC，ABC，ABC這樣的交替堆積。這種立方最密堆積又分為兩種：1、最密堆積2、最密堆積第26頁/共129頁27 1、最密堆積 body-centered cubic structure配位數(shù)：8第27頁/共129頁28R Ra aa aR R3434 68. 0)3

8、/4()3/4(2)3/4(23333bcc R RR Ra aR R 單位晶胞原子數(shù) n =2第28頁/共129頁29 2、最密堆積結(jié)構(gòu) face-centered cubic structure 第三層與第一層有錯位，以ABCABC方式排列。配位數(shù)：12第29頁/共129頁30R Ra aa aR R2424 74. 0)2/4()3/4(4)3/4(43333fcc R RR Ra aR R 第30頁/共129頁31 一層的三個球與上或下層密堆積的球間的空隙。 如圖所示，當(dāng)?shù)?個球占據(jù)由3個球圍成的“坑”位置時，就會產(chǎn)生由4個原子組成的。第31頁/共129頁32 一層的三個球與的另一層三

9、個球間的空隙。 如圖所示，當(dāng)?shù)诙拥?個球占據(jù)由第一層3個球圍成的“坑”位置的周圍三個“坑”時，就會產(chǎn)生由6個原子組成的。213213第32頁/共129頁33常見晶體結(jié)構(gòu)的幾何參數(shù)StructureCNnbcc820.68fcc1240.74hcp1260.74第33頁/共129頁34附：晶體結(jié)構(gòu)中單位晶胞原子數(shù)n及晶體化學(xué)式的推算第34頁/共129頁35Na+ Cl-第35頁/共129頁36NCl晶體中的結(jié)構(gòu)微粒： （C）（Na+）第二層的離子NaCl晶體的結(jié)構(gòu)示意圖返回再請看：CsCl晶體的結(jié)構(gòu)示意圖第36頁/共129頁37第37頁/共129頁38第38頁/共129頁39有1/8屬于該立方

10、體有1/4屬于該立方體有1/2屬于該立方體完全屬于該立方體第39頁/共129頁40O原子Ti原子Ba原子 某種晶體結(jié)構(gòu)是的最小結(jié)構(gòu)單元（晶胞）如圖所示：晶體內(nèi)與每個“T”緊鄰的氧原子數(shù)和這種晶體材料的化學(xué)式分別是（各元素所帶的電荷均已略去）?第40頁/共129頁41化學(xué)式為：BaTiO3Ba：1x1Ti：8x(1/8)O：12x(1/4)O原子Ti原子Ba原子第41頁/共129頁42晶胞中離子的個數(shù)：個：414112 Na個：4216818 Cl晶格：面心立方配位比：6:6(紅球Na+ , 綠球Cl-)第42頁/共129頁43晶胞中離子的個數(shù)：個： 1 Cs個：1818 Cl-(紅球Cs+ ,

11、 綠球Cl-)晶格：簡單立方配位比： 8:8CsCl 離子晶體第43頁/共129頁44晶胞中離子的個數(shù)：個： 4 Zn2個：4818216 S-2晶格：面心立方(紅球Zn2+ , 綠球S2-)配位比：4:4ZnS 離子晶體(立方型)第44頁/共129頁45練習(xí) 石墨晶體的層內(nèi)結(jié)構(gòu)如圖所示： 每個碳原子為三個正六邊形共用，分屬于每個正六邊形的碳原子數(shù)為1/3個。每個正六邊形的碳原子數(shù)為61/3 = 2每一層由無數(shù)個正六邊形構(gòu)成，則平均每一個正六邊形所占的碳原子數(shù)為-2第45頁/共129頁46練習(xí) 已知晶體硼中的結(jié)構(gòu)單元是由硼原子組成的正二十面體，其中有20個等邊三角形的面和一定數(shù)目的頂角，每個頂

12、點上各有一個硼原子。 此基本單元是由- 個硼原子構(gòu)成，其中BB 鍵的鍵角為-，共有- 個BB單鍵。1/5320 =12601/2320 = 30第46頁/共129頁47第二節(jié) 共價鍵兩個原子共有最外殼層電子的鍵合共價鍵的特點 方向性和飽和性 共價鍵晶體的特性 很高的熔點和硬度 良好的光學(xué)特性 不良的導(dǎo)電性第47頁/共129頁48一、共價鍵的一般概念 如果原子在相互靠近時，變成分子軌道，原子核之間的電子云密度增加，電子云同時受到兩個核的吸引，因而使，這樣形成的化學(xué)鍵稱為共價鍵。第48頁/共129頁49 （1） 形成共價鍵的原子A和B，它們應(yīng)該比較接近。 （2） 成鍵原子的，即電子共處于一定的空間

13、。 （3） 通常是由形成每一個價鍵。第49頁/共129頁50 （4）對于大多數(shù)分子而言，。這是由于以s和p軌道成鍵時，只有4個軌道，因此共用電子對和孤電子對總數(shù)等于4 （5） 對于參與成鍵的元素而言，價電子層中電子可以多于8個。 （6）電子電子間的應(yīng)是最小。 （7）分子將具有。第50頁/共129頁51中有許多共價鍵晶體。例如，金剛石、Si、SiC、ZnS等。 原子之間的共價鍵是靠相鄰原子電子云的重疊而形成共用電子對，各原子間的共價鍵有一定的和，它是雜化軌道的電子云伸向特定方向的結(jié)果，從而規(guī)定了原子間結(jié)合的。第51頁/共129頁52 共價晶體的、。 共價鍵能由中等到很高都存在，平均約在20kca

14、l/mol，因此由中等到很高都有。 由于共價晶體中成鍵的電子均束縛在原子之間，不能自由運動，因此。第52頁/共129頁53 構(gòu)成共價鍵的（或配對電子）可以在兩個原子中間，也可稍微偏離中點，靠近電負(fù)性較大的原子。前者偶極矩等于零，叫做，后者的偶極矩不等于零，稱作。第53頁/共129頁54共價鍵理論 價鍵理論的： 分子是由原子組成的，假定原子在未化合前含有未成對的電子，且如果這些未成對的電子自旋相反，則兩個原子間的可以相互偶合，構(gòu)成電子對。每一個偶合就造成一個共價鍵，所以價鍵理論也叫。第54頁/共129頁55價鍵理論的：（1）假如原子A和原子B各有一個未成對的電子且自旋相反，則可相互配對構(gòu)成共價鍵

15、；如果A和B各有兩個或三個未成對的電子，則能兩兩配對構(gòu)成共價或。（2）如果A有兩個未成對的電子，B只有一個，那么A就能與兩個B化合形成AB2分子，如H2O。第55頁/共129頁56（3）原子在形成分子時，所以形成的共價鍵就越穩(wěn)固。根據(jù)這個原理，共價鍵形成時，將盡可能利用。所以說共價鍵具有。（4）在形成共價鍵時，一個電子與另一個電子配對后，就不能再與第三個電子配對。這叫。第56頁/共129頁57 分子軌道理論的： 當(dāng)兩個原子核處于它們的時，所有的電子都處于分子軌道中，在分子中存在著分子軌道如、。第57頁/共129頁58 分子軌道把分子看成是一個整體，它認(rèn)為，分子中的每一個電子都是運動，它的運動狀

16、態(tài)可用來描寫。 這種在分子中的單個電子的狀態(tài)函數(shù)叫做。第58頁/共129頁59 由兩個氫原子核與一個電子所組成的H2+是分子軌道模型中最簡單的一個體系。光譜實驗證實H2+的確是存在的，只是很不穩(wěn)定。對于這樣一個體系可以寫出它的薛定諤方程，并對其進(jìn)行。 在各種近似處理方法中，有一種被稱作（LCAO）。第59頁/共129頁60 LCAO認(rèn)為，如果在多數(shù)時間內(nèi)，一個電子比較靠近一個核并受其控制，那么分子軌道就十分接近于該原子的原子軌道，因此，就可以假設(shè)用組成分子軌道。用 A和 B分別表示兩個氫原子的原子軌道，兩個原子軌道組合成兩個分子軌道 b 和 a。第60頁/共129頁61分子軌道理論的：A、原子

17、形成分子后，電子屬于整個分子，分子軌道由原子軌道組合而成；B、全部電子都要在分子軌道上進(jìn)行分布。C、如果電子排布的結(jié)果，使系統(tǒng)的能量降低，便可成鍵，有穩(wěn)定的分子；否則，不能成鍵。第61頁/共129頁62 同一原子中，能量相近的原子軌道混合起來，形成成鍵能力更強(qiáng)的新軌道。上述過程叫雜化。等于參加雜化的原子軌道數(shù)目之和。如：sp雜化s+p 雜化軌道數(shù)=2 角度分布圖有大、小頭，有利于成鍵（提高電子云的重疊程度）第62頁/共129頁63 原子軌道的雜化，只有才會發(fā)生，孤立的原子不發(fā)生雜化。 在同一個原子內(nèi)，如果有n個原子軌道參與雜化，則就會得到n個雜化軌道。 相比于原來未雜化的軌道，雜化軌道的，形成

18、的化學(xué)鍵鍵能大，分子更穩(wěn)定。第63頁/共129頁64同一原子內(nèi)，由1個ns軌道和3個np軌道發(fā)生的雜化叫。雜化后形成的4個新軌道叫。 每個sp3雜化軌道中，含有1/4的s成分和3/4的p成分。一頭大，一頭小。 每兩個sp3雜化軌道間的夾角為10928，雜化軌道的幾何構(gòu)型為四面體。第64頁/共129頁65 在金剛石中，碳的4個價電子都具有相同的能量，這是由于每個碳原子都有一個2s電子跳到空著的pz軌道，然后剩下的一個2s電子再與px、py、pz 軌道上的三個電子雜化，使之具有相同的能量。 其雜化過程如下圖所示：激發(fā)雜化C:第65頁/共129頁66 這種具有相同能量的sp3雜化軌道，是向正四面體的

19、四個角頂伸出4個準(zhǔn)啞鈴形電子云，這4個sp3雜化軌道軸之間的夾角是109.50。如下圖所示：第66頁/共129頁67 從碳原子核伸出的每個sp3雜化軌道頂端的凸出部分將與鄰近的另一個碳原子sp3雜化軌道的凸出部分發(fā)生重疊。 重疊的結(jié)果是在每個sp3雜化軌道中都有一對電子，使每一個碳原子都具有Ne和2s22p6電子構(gòu)型。第67頁/共129頁68 對于金剛石的晶體結(jié)構(gòu)來說，可以看作是在三維空間中的延伸，每個碳原子都處在四個碳原子圍成的四面體中心，又是另外四個四面體的共用角頂。金剛石晶體結(jié)構(gòu)模型第68頁/共129頁69金剛石中的共價鍵 周期表中第IV主族元素都有4個價電子，因此都可能形成sp3雜化軌

20、道。從而使SiC、Si、Ge、Sn等都具有金剛石結(jié)構(gòu)。第69頁/共129頁70 部分與也能相互合形成sp3雜化鍵，例如立方ZnS、CdTe 與BN、GaAs、InSb等具有類似金剛石的結(jié)構(gòu)。第70頁/共129頁71 同一原子內(nèi)，由1個ns軌道與2個np軌道發(fā)生的雜化叫。雜化后形成的3個新軌道叫。 每個sp2雜化軌道中含有1/3的s成分和2/3的p成分。 一頭大，一頭小。 兩個sp2雜化軌道間的夾角為120，幾何構(gòu)型為。第71頁/共129頁72 金剛石是，是的一種物質(zhì)； 而石墨是，是的物質(zhì)之一。 兩者都是由碳組成，這兩種物質(zhì)來源于其結(jié)構(gòu)上化學(xué)鍵的差別。第72頁/共129頁73 在金剛石結(jié)構(gòu)中，起

21、作用的是sp3成鍵軌道，所以4個價電子均被雜化；diamond第73頁/共129頁74 而石墨中的雜化軌道是，碳原子4個價電子只有3個被雜化，尚有一個pz軌道上的價電子未被雜化。第74頁/共129頁75 石墨中的碳原子只有2個2s電子和一個p軌道上的價電子變化，三個sp2雜化軌道具有相同的能量并在同一平面內(nèi)，形成，軌道軸間的夾角為120。第75頁/共129頁76 由于在石墨晶體中，同一平面內(nèi)通過sp2雜化軌道的重疊而成鍵。 所以石墨具有，每一層中的碳原子相互連接成網(wǎng)絡(luò)。這種sp2雜化軌道所成的鍵也是鍵，與金剛石中sp3雜化軌道成的鍵幾乎一樣強(qiáng)。第76頁/共129頁77 石墨中的碳原子上，第四個

22、沒有雜化的pz軌道垂直于3個sp2雜化軌道。 相互靠近的碳原子中相互重疊形成鍵，這種鍵相互形成大鍵。由于電子在這種大鍵中是不定域的，故石墨有較好的導(dǎo)電性。第77頁/共129頁78 在石墨中除了鍵和鍵之外，還存在第三種類型的化學(xué)鍵，即。一層層的石墨靠范德華鍵維系在一起。 范德華鍵是一種比較弱的鍵。因此，當(dāng)石墨與紙張等物體摩擦?xí)r，可以一層層脫落，而在紙上留下痕跡。第78頁/共129頁79 石墨為層狀結(jié)構(gòu)的晶體，它既有共價鍵，又有分子間力，是一種混合鍵型的晶體。同一層：CC 鍵長為142pm，C 原子采用 sp2 雜化軌道，與周圍三個 C 原子形成三個鍵，鍵角為 1200，每個 C 原子還有一個 2

23、p 軌道，垂直于sp2 雜化軌道平面，2p 電子參與形成了鍵，這種包含著很多原子的鍵稱為大鍵。層與層間：距離為 335pm，靠分子間力結(jié)合起來。小結(jié)：第79頁/共129頁80石墨中CC夾角為120， CC鍵長為(0.142nm) 1.421010 m分子間作用力,層間距3.35 1010 mCC 共價鍵第80頁/共129頁81第三節(jié) 范德華力與氫鍵一、范德華力Johannes Diderik Van der Waals 1837 1923The Nobel Prize in Physics 1910“for his work on the equation of state for gases

24、 and liquids”電中性的分子之間的 第81頁/共129頁82 分子與分子之間存在著的一種弱力，稱作。 分子之間靠范德華力形成的化學(xué)鍵稱為，范德華鍵的鍵能比其他化學(xué)鍵的鍵能約低12個數(shù)量級。 由范德華鍵構(gòu)造的晶體稱為。 范德華鍵有很重要的作用。第82頁/共129頁83非極性分子：分子中電荷呈中心對稱分布。極性分子：分子中電荷呈中心不對稱分布。鍵的極性與分子極性的關(guān)系:由非極性鍵構(gòu)成的分子一定是非極性分子，如Cl2、F2等非金屬單質(zhì)分子。由極性鍵構(gòu)成的分子可能是極性分子，也可能是非極性分子。a. 由極性鍵構(gòu)成的雙原子分子一定是極性分子，如：HCl、NO、CO等。b. 由極性鍵構(gòu)成的多原子

25、分子可能是極性分子，也可能是非極性分子。若分子中電荷分布是中心對稱的則為非極性分子，如：CH4、CO2等。若分子中電荷分布是中心不對稱的則為極性分子，如：NH3、H2O、H2S等。 第83頁/共129頁84范德華力由以下三種力組成： （1） 取向力又稱靜電力。它是由于極性分子永久偶極矩之間的靜電相互作用而產(chǎn)生的。作用力的大小與偶極矩的相對取向有關(guān)。隨著溫度的升高，分子的熱運動可以擾亂偶極取向，因而取向力隨著減小。偶極與偶極之間的相互作用能U1(r)可由下式確定kTrrU132)(641式中，為分子偶極矩；r是偶極與偶極間的距離?？梢钥闯?，偶極矩愈大的分子，其取向力愈大。第84頁/共129頁85

26、 極性分子作為電場使非極性分子變形而產(chǎn)生。固有偶極和間的吸引力是?？梢钥醋魇且粋€分子被另一個分子極化的幾率，即與誘導(dǎo)偶極的幾率有關(guān)。 誘導(dǎo)偶極相互作用能與r-6成正比.6222)(rarU（2）式中，a為分子極化率。第85頁/共129頁86（3） 非極性分子可以產(chǎn)生，瞬時偶極必定采取異極相鄰狀態(tài)，此狀態(tài)不斷重復(fù)而產(chǎn)生的吸引力就是。 是分子晶體中的一種主要作用力。 色散力作用能可以表達(dá)為62343)(IrrU分子間總的作用能，即范德華能等于)834(2)()()()(2246321IkTrrUrUrUrU式中， I、分別為分子的電離能和極化率。第86頁/共129頁87范德華力特性：（1）范德華力

27、是分子或原子間的一種作用力；（2）范德華力是一種，其作用能為每摩爾數(shù)千卡，約比其他化學(xué)鍵小一、二個數(shù)量級；（3）與共價鍵不同，范德華鍵；（4）范德華力的作用范圍約有幾個埃；（5）范德華引力中，而色散力的大小與極化率的平方成正比。第87頁/共129頁88 由于范德華鍵是一種弱鍵，因此比共價半徑和離子半徑大得多，而且隨外界溫度、壓力等條件的變化鍵長也會發(fā)生改變，有時范德華半徑也會不同。這些變化通常在5%以內(nèi)。第88頁/共129頁89 由于范德華鍵沒有，所以一個原子將盡可能被幾何學(xué)上所允許的最大數(shù)目的鄰近原子或分子包圍，因此，所有惰性氣體晶體，都取的結(jié)構(gòu)。第89頁/共129頁90 在分子晶體中，分子

28、內(nèi)是，才是。 分子晶體通常具有、和等基本性質(zhì)。第90頁/共129頁91分子間作用力與化學(xué)鍵的區(qū)別：化學(xué)鍵是相鄰原子與原子間的強(qiáng)烈相互作用，分子間作用力產(chǎn)生于分子與分子之間；分子間作用力弱于化學(xué)鍵；分子間作用力不屬于化學(xué)鍵。分子間作用力與物質(zhì)物理性質(zhì)的關(guān)系：相對分子質(zhì)量越大，分子間作用力越大，物質(zhì)的熔、沸點也越高。 第91頁/共129頁92兩個條件 分子中必須含氫另一個元素必須是顯著的非金屬元素 有方向性第92頁/共129頁93 在X-HY中，H與電負(fù)性大、半徑小的元素(X)形成強(qiáng)極性共價鍵的氫；Y有孤對電子、電負(fù)性大、半徑小的元素(F、O、N)。 于是在H與Y之間，從而形成第二種鍵，稱之氫鍵。

29、第93頁/共129頁94弱作用力，與分子間力相當(dāng)；有方向性（Y的孤對電子有方向）；有飽和性（H+ 排斥可能與Y電子云相吸引的其它H+ ）。第94頁/共129頁95 除了H2O、 HF、NH3 有分子間氫鍵外，在有機(jī)羧酸、醇、酚、胺、氨基酸和蛋白質(zhì)中也有氫鍵的存在。例如：甲酸靠氫鍵形成二聚體。HCOOHHOOHC第95頁/共129頁96 除了分子間氫鍵外，還有分子內(nèi)氫鍵。例如，硝酸的分子內(nèi)氫鍵使其熔、沸點較低。 的形成會使物質(zhì)的熔點和沸點升高，而的形成則使物質(zhì)的熔點和沸點降低。第96頁/共129頁97一、金屬鍵 金屬原子失去價電子后變成了正離子，價電子作為不固定的電子無方向地、依相同狀態(tài)充填于原

30、子軀體的空間內(nèi)，形成所謂的“”。這種“”與之間的就是金屬鍵。第97頁/共129頁981、沒有飽和性及方向性 2、電子的離域性 3、鍵的球?qū)ΨQ性。金屬鍵的特點：第98頁/共129頁99 金屬是由（原子核）和所組成。金屬中價電子的運動是自由的，是處于理想氣體的狀態(tài)，其正離子就好像鑲嵌在自由電子的海洋中一樣。金屬的自由電子論：第99頁/共129頁100 電子可以而流動，形成電流。在運動中電子與金屬正離子之間以及電子之間發(fā)生碰撞，使電子的運動受到障礙，因而產(chǎn)生。第100頁/共129頁101 金屬晶體中的原子配置符合。所有金屬固相都具有中的一種：晶格：面心立方配位數(shù)： 12 12 8體心立方密集六方第1

31、01頁/共129頁102金屬的特性解釋（金屬的自由電子論）： 電、熱的良導(dǎo)體自由電子 良好的延展性離域鍵 密度大金屬密堆積 金屬光澤電子吸收可見光后再發(fā)射出來離域鍵：在多個原子之間形成的共價鍵定域鍵：只存在于兩個原子之間的共價鍵 第102頁/共129頁103 能帶理論的是固體中的電子不再束縛于個體的原子，而是在整個固體內(nèi)運動。 能帶理論在解釋中獲得了巨大的成功。第103頁/共129頁104 1、和 根據(jù)分子軌道理論（MO法），二相鄰原子的相應(yīng)原子軌道可以組合成總數(shù)目相同的分子軌道。在金屬晶體中，原子緊密堆積，原子數(shù)目很大，可以組合成很多分子軌道。這些分子軌道間能量差很小,形成了。第104頁/共

32、129頁105如，Li的2s1形成2s能帶：能量較低的2s能帶充滿電子，稱；*2s能帶沒有電子，為空帶，又稱；在價帶和導(dǎo)帶之間有。金屬、半導(dǎo)體和絕緣體的性質(zhì)差別，可用來說明。(*2s)(2s)第105頁/共129頁1062、能帶圖導(dǎo)體： 存在電子或存在。圖（a）顯示的是IA族和IB族單價原子（如Li、Na、K、Cu、Ag、Au）構(gòu)成的金屬所具有的半充滿s能帶。 在0 K時，電子所占據(jù)的能級（即）以上都是空能級。因此，只需要很少的能量就可以把能量較高的電子激發(fā)到空能級中去變成自由電子，故這類金屬是。第106頁/共129頁107其中,由于原子具有2個s價電子，能帶是完全充滿的，但由于，便產(chǎn)生一個，

33、故這類金屬也是良導(dǎo)體。能帶的重疊程度愈高，則導(dǎo)電性愈好。 圖(b)為IIA族與IIB族金屬的能帶結(jié)構(gòu)。第107頁/共129頁108 絕緣體： 價帶、導(dǎo)帶間的禁帶很寬（ Eg2ev ），電子不能激發(fā)進(jìn)入導(dǎo)帶。第108頁/共129頁109半導(dǎo)體：禁帶寬度較窄（ Eg kT，則ekTEng)/exp(0)/exp(kTEAgkTEAg303. 2/lnln因為遷移率隨溫度變化很弱( 1/T)，因此主要是由于引起的。將上式合并為A，則用實驗測得ln 和1/T的關(guān)系為一直線，直線的斜率就是-Eg/2.303k，從而可以Eg。第113頁/共129頁1141、能帶隙也可以由來測定。 連續(xù)光吸收在頻率g處的，

34、即相當(dāng)于晶體吸收一個光子，同時產(chǎn)生一個電子和空穴，從而可以確定能帶隙Eg=hg。第114頁/共129頁1152、利用也可以測定帶隙。 半導(dǎo)體材料在光照下可以產(chǎn)生電導(dǎo)。即當(dāng)頻率達(dá)到一定值的光照射某種導(dǎo)體時，如果產(chǎn)生光電導(dǎo)現(xiàn)象，則即為該半導(dǎo)體的能帶隙。第115頁/共129頁116 化合物的離子性越強(qiáng)，價電子越是被緊緊地束縛在原子實上，可能的載流子定域的程度越高，因此，可以預(yù)料它的能隙寬度也越大。)18. 0exp(12i 能帶隙Eg與i有關(guān)。 離子性是由二元化合物中按下式計算得來的第116頁/共129頁117 單質(zhì)及其化合物的跟相應(yīng)元素的之間的關(guān)系，存在一定的經(jīng)驗規(guī)律，如圖所示：從圖上可以看出，電

35、負(fù)性較大的單質(zhì)（碳、金剛石）以及由電負(fù)性小的金屬和電負(fù)性大的非金屬所生成的物質(zhì)（堿金屬鹵化物），都是典型的絕緣體。第117頁/共129頁1181、IIIV族化合物的帶隙比相應(yīng)的第IV族元素大。如AlP的帶隙比Si大；GaAs比Ge大；InSb比Sn大。2、離子化合物的Eg值比大部分共價化合物大3、帶隙可以通過取代來調(diào)節(jié)。帶隙與晶體結(jié)構(gòu)之間的經(jīng)驗規(guī)律：第118頁/共129頁119小結(jié)： 固體中的化學(xué)鍵比較物理鍵化學(xué)鍵離子鍵共價鍵金屬鍵范德華鍵、氫鍵第119頁/共129頁120各種化學(xué)鍵主要特點比較類類 型型作用力來源作用力來源鍵合鍵合 強(qiáng)弱強(qiáng)弱形成晶體的特點形成晶體的特點離子鍵離子鍵原子得、失電子后形原子得、失電子后形成負(fù)、正離子，正負(fù)成負(fù)、正離子，正負(fù)離子間的庫侖引力