离子键、共价键、金属键、范德瓦尔斯和氢键 晶体

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２–3 非晶＼准晶＼纳米颗粒 3 非晶＼准晶＼
第二章 晶体的结合
杂化轨道
在成键过程中， 在成键过程中，由几个能量接近的原子轨道重新组 合成成键能力更强的新分子轨道的现象。 合成成键能力更强的新分子轨道的现象。 比如:金刚石的 原子的价电子组态先变成为 比如 金刚石的C原子的价电子组态先变成为 1、 金刚石的 原子的价电子组态先变成为2S 2P3，然后这四个价电子产生所谓轨道杂化。杂 然后这四个价电子产生所谓轨道杂化。 化后的每个价电子含有（ 化后的每个价电子含有（1/4）S和（3/4）P， ） 和 ） ， 这样也才与C原子有四个等价的键不矛盾，这样 这样也才与 原子有四个等价的键不矛盾， 原子有四个等价的键不矛盾 的电子轨道称为SP 杂化轨道。 的电子轨道称为 3杂化轨道。P27
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离子键、共价键、金属键、 离子键、共价键、金属键、范德 瓦尔斯和氢键 晶体
第二章 晶体的结合
• 1.试述离子键、共价键、金属键、范德瓦尔斯和 试述离子键、共价键、金属键、 试述离子键 氢键的基本特征。 氢键的基本特征。 • （1）离子键：无方向性，键能相当强； ）离子键：无方向性，键能相当强； • （2）共价键：饱和性和方向性，其键能也非常 ）共价键：饱和性和方向性， ；（3）金属键：无方向性和饱和性， 强；（ ）金属键：无方向性和饱和性，其价电 子不定域于2个原子实之间 个原子实之间， 子不定域于 个原子实之间，而是在整个晶体中 巡游，处于非定域状态，为所有原子所“共有” 巡游，处于非定域状态，为所有原子所“共有”； • （4）范德瓦尔斯键：依靠瞬时偶极距或固有偶 ）范德瓦尔斯键： 极距而形成， 极距而形成，该键结合能较弱 • 5）氢键：既有方向性，也有饱和性，并且是一 ）氢键：既有方向性，也有饱和性， 种较弱的键
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第二章 晶体的结合 ２–3 非晶＼准晶＼纳米颗粒 3 非晶＼准晶＼ 3.当2个原子由相距很远而逐渐接近时，二原子间的 个原子由相距很远而逐渐接近时， 个原子由相距很远而逐渐接近时
力与势能是如何逐渐变化的？ 力与势能是如何逐渐变化的？
个原子由相距很远而逐渐接近时， 个原子间引力和斥力都 解：当2个原子由相距很远而逐渐接近时，2个原子间引力和斥力都 个原子由相距很远而逐渐接近时 开始增大，但首先引力大于斥力，总的作用为引力， 开始增大，但首先引力大于斥力，总的作用为引力， f (r)<0 ，而相 逐渐减小； 个原子慢慢接近到平衡距离时 此时， 个原子慢慢接近到平衡距离时， 互作用势能 u(r)逐渐减小；当2个原子慢慢接近到平衡距离时，此时， 逐渐减小 引力等于斥力，总的作用为零， 而相互作用势能u(r)达到最 引力等于斥力，总的作用为零，f (r)=0 而相互作用势能 达到最 小值； 个原子间距离继续减小时， 小值；当2个原子间距离继续减小时，由于斥力急剧增大，此时，斥 个原子间距离继续减小时 由于斥力急剧增大，此时， 力开始大于引力，总的作用为斥力， (r)＞ 而相互作用势能u(r) 力开始大于引力，总的作用为斥力， f (r)＞0 ，而相互作用势能u(r) 也开始急剧增大。P32图2.4 也开始急剧增大 r>r
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第二章 晶体的结合
2.有人说“晶体的内能就是晶体的结合 有人说“
能”，对吗？ 对吗？
• 解：这句话不对，晶体的结合能是指当晶体处于 这句话不对，晶体的结合能是指当晶体处于 结合能 稳定状态时的总能量（动能和势能）与组成这晶 稳定状态时的总能量（动能和势能） 个原子在自由时的总能量之差 体的N个原子在自由时的总能量之 体的N个原子在自由时的总能量之差， • 即。 E b = E N − E 0 其中 Eb 为结合能， E N 为结合能， （ 为组成这晶体的N个原子在自由时的总能量 个原子在自由时的总能量， 为组成这晶体的 个原子在自由时的总能量，E 0 为晶体的总能量）。 晶体的内能是指晶体处于 ）。而 为晶体的总能量）。而晶体的内能是指晶体处于 某一状态时（不一定是稳定平衡状态） 某一状态时（不一定是稳定平衡状态）的，其所 有组成粒子的动能和势能的总和。 有组成粒子的动能和势能的总和。P31
• 解：由于金属晶体中的价电子不像离子晶 共价晶体那样定域于2个原子实之间 个原子实之间， 体、共价晶体那样定域于 个原子实之间， 而是在整个晶体中巡游，处于非定域状态， 而是在整个晶体中巡游，处于非定域状态， 为所有原子所“共有” 为所有原子所“共有”，因而金属晶体的 延展性、导电性和导热性都较好。 延展性、导电性和导热性都较好。P28
3Байду номын сангаас
0
表现为斥力
f( x ) U(r)
r0
r>r0 表现为引力
3. 0.6 x 1.6
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第二章 晶体的结合
4.为什么金属比离子晶体、共价晶体易于进行机械 4.为什么金属比离子晶体、 为什么金属比离子晶体 加工并且导电、导热性良好？ 加工并且导电、导热性良好？