1、第二章 晶體的結(jié)合電負(fù)性與晶體的典型結(jié)合方式結(jié)合能與晶體的性質(zhì)離子結(jié)合與離子晶體范德瓦耳斯結(jié)合與分子晶體共價(jià)結(jié)合與共價(jià)晶體金屬結(jié)合及金屬晶體氫鍵結(jié)合與氫鍵晶體2.1 電負(fù)性與晶體的典型結(jié)合方式晶體的典型結(jié)合方式電負(fù)性電負(fù)性與元素結(jié)合規(guī)律1. 晶體的典型結(jié)合方式離子鍵離子晶體，正負(fù)離子間靜電庫(kù)能能；共價(jià)鍵原子晶體，共用電子對(duì)的交換作用能；金屬鍵金屬晶體，正原子實(shí)與負(fù)電子云的庫(kù)能能；分子鍵分子晶體，偶極矩之間互作用能；氫鍵氫鍵晶體，裸露的氫核（帶正電）與電負(fù)性較大的原子間的互作用能排斥力主要來(lái)源于泡利斥力2. 電負(fù)性電離能使一個(gè)價(jià)電子擺脫其原子核的束縛，所必須施加的能量親和能一個(gè)中性原子從外界獲得

2、一個(gè)電子而變成負(fù)離子中所釋放的能量電負(fù)性原子對(duì)電子的束縛能力大小的量度Mulliken定義電負(fù)性為：3. 電負(fù)性與元素結(jié)合規(guī)律元素電負(fù)性的變化規(guī)律同一周期元素，第I族元素電負(fù)性最小， 第VII族元素電負(fù)性最大同一族元素，隨周期增加，電負(fù)性減小周期表中位于右上角的元素電負(fù)性最大，而位于左下角的Cs元素電負(fù)性最小返回2) 電負(fù)性與元素結(jié)合規(guī)律：電負(fù)性差較大的兩元素間多以離子鍵相結(jié)合。（NaCl)電負(fù)性接近的元素間多以共價(jià)鍵相結(jié)合。 (C、Si)2.2 結(jié)合能與晶體的性質(zhì)兩原子間的互作用能晶體結(jié)合能結(jié)合能與晶體性質(zhì)的關(guān)系1. 兩原子間的互作用能u(r)rrf(r)rorm2晶體的結(jié)合能晶體結(jié)合能：個(gè)

3、粒子組成晶體后系統(tǒng)總能量與粒子間無(wú)相互作用時(shí)能量的差（令無(wú)相互作用時(shí)勢(shì)能為零點(diǎn)）3結(jié)合能與晶體性質(zhì)的關(guān)系2.3 離子結(jié)合與離子晶體離子對(duì)的形成離子晶體的幾何結(jié)構(gòu)離子晶體的結(jié)合能馬德隆常數(shù)1. 離子對(duì)的形成離子晶體由電負(fù)性相差較大的元素形成原子間存在電荷的轉(zhuǎn)移，金屬原子失去電子變成帶正電的正離子，而非金屬原子得到電子變成帶負(fù)電的負(fù)離子正負(fù)離子靠庫(kù)侖引力結(jié)合在一起I-VII族組成的晶體是典型的離子晶體，如： NaCl， CsClII-VI族化合物可以看作離子晶體，如：CdS、ZnS離子晶體結(jié)合能的數(shù)量級(jí)約在800 kJ/mol，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性質(zhì)：高熔點(diǎn)，高升華熱，硬度高，脆性大，熱膨脹系數(shù)小，固態(tài)導(dǎo)電

4、性差，但可溶于極性溶液中電解導(dǎo)電。在紅外區(qū)有一特征峰，對(duì)可見(jiàn)光透明。2. 離子晶體的幾何結(jié)構(gòu)離子晶體一定是復(fù)式晶格；每一個(gè)離子的周圍均為異號(hào)離子；可能的配位數(shù)由兩種原子的半徑比決定：，CsCl結(jié)構(gòu)，配位數(shù)：，NaCl型結(jié)構(gòu)，配位數(shù)：，閃鋅礦型，配位數(shù)：排斥指數(shù)晶體NaClNaBrKClKBrRbClRbBrn值7.778.098.698.859.139.003離子晶體的結(jié)合能馬德隆常數(shù)，異號(hào)取正，同號(hào)取負(fù)異號(hào)取負(fù)，吸引；同號(hào)取正，排斥。4馬德隆常數(shù) 馬德隆常數(shù)只與晶體結(jié)構(gòu)有關(guān) NaCl型晶體的馬德隆常數(shù)：返回2.4 范德瓦耳斯結(jié)合與分子晶體范德瓦耳斯力分子晶體的晶體結(jié)構(gòu)分子晶體的結(jié)合能1. 范

5、德瓦耳斯力范德瓦耳斯力指偶極矩間的相互作用力瞬時(shí)偶極矩非極性分子，彌散力+-+-+-+-a態(tài)，吸引 b態(tài)，排斥固有偶極矩極性分子，取向力+-+-誘導(dǎo)偶極矩極性分子，感應(yīng)力，電荷分布發(fā)生畸變+-+- 幾種偶極矩間作用力均可表為：以非極性分子為例，將兩分子視為諧振子，兩分子間距離為r，分子線度為x， ，兩振子間相距很遠(yuǎn)時(shí)，無(wú)相互作用，兩分子系統(tǒng)可視為頻率相同的獨(dú)立諧振子，系統(tǒng)總能量： +-+-x1x2r0分子振動(dòng)頻率，C-恢復(fù)力常數(shù)兩分子靠近后，其相互作用能u12：分子極化系數(shù)對(duì)有相互作用振子系統(tǒng)，引入正則座標(biāo)系統(tǒng)總能量：系統(tǒng)基態(tài)能量：由量子力學(xué)，諧振子能量：式中第一項(xiàng)為無(wú)相互作用時(shí)兩振子系統(tǒng)的能

6、量，第二項(xiàng)即為兩振子的互作用能，即范德瓦爾斯力引起的互作用能：如果考慮兩個(gè)三維諧振子，則：引入兩個(gè)參量和，相互作用能：稱為雷納德-瓊斯勢(shì)( Lennard Jones Potential).離解能，結(jié)合能的絕對(duì)值。與距離有關(guān)的量/r=1，u=0.2分子晶體的結(jié)構(gòu)分子鍵往往產(chǎn)生于原來(lái)具有穩(wěn)定電子結(jié)構(gòu)的原子或分子之間惰性元素，價(jià)電子已經(jīng)形成共價(jià)鍵的飽和分子性質(zhì)：常常采用密堆積結(jié)構(gòu)低溶點(diǎn)，低沸點(diǎn)，易壓縮，高熱膨脹，低升華熱，能溶于非極性有機(jī)溶劑。3分子晶體的結(jié)合能 雷納德瓊斯勢(shì)A12和A6為結(jié)構(gòu)參數(shù)R最近鄰原子間距2.5 共價(jià)結(jié)合與共價(jià)晶體氫分子中的共價(jià)鍵共價(jià)鍵的飽和性與方向性共價(jià)晶體的結(jié)構(gòu)極性鍵與

7、非極性鍵（混合鍵）共價(jià)晶體的結(jié)合能（量子力學(xué)）1氫分子中的共價(jià)鍵電子配對(duì)理論電子自旋配對(duì)變分法 成鍵態(tài)，反鍵態(tài)軌道雜化理論分子軌道線性組合法反鍵態(tài)成鍵態(tài)2共價(jià)鍵的飽和性與方向性飽和性每個(gè)原子形成共價(jià)鍵的數(shù)目有限（）定則方向性形成共價(jià)鍵的方向與電子態(tài)有關(guān)成鍵在電子云重疊最大方向S電子球?qū)ΨQ分布，P電子啞鈴狀分布.電子幾率分布3共價(jià)晶體的結(jié)構(gòu)AB型化合物閉合SP電子殼層共價(jià)鍵的飽和性與方向性特定結(jié)構(gòu)典型結(jié)構(gòu)： 正四面體結(jié)構(gòu)（金剛石，閃鋅礦）性質(zhì)：高硬度，高熔點(diǎn)，幾乎不深于所有溶劑，高折射率，強(qiáng)反射本領(lǐng)。軌道雜化：2.6金屬結(jié)合及金屬晶體金屬結(jié)合金屬的晶體結(jié)構(gòu)金屬的結(jié)合能（量子力學(xué)）1金屬結(jié)合金屬原

8、子電負(fù)性小，易失去電子帶正電的原子實(shí)大量自由電子（自由電子氣體）原子實(shí)的周期排列形成金屬晶架2金屬晶體結(jié)構(gòu)大多采用密堆積結(jié)構(gòu)（12）少量金屬也形成配位數(shù)稍低的體心立方結(jié)構(gòu)（8）性質(zhì)：良好的導(dǎo)熱導(dǎo)電性，強(qiáng)反射，不透明，表面光澤，只溶于液體金屬中，易于拉伸和延展。2.7 氫鍵結(jié)合與氫鍵晶體氫鍵結(jié)合氫鍵晶體冰返回氫鍵結(jié)合： 氫原子核外只有一個(gè)電子，當(dāng)這個(gè)電子與其他電子配對(duì)形成共價(jià)鍵后，H核裸露裸露在外，裸露的H核帶正電，還可以與一個(gè)電負(fù)性較強(qiáng)的原子結(jié)合，這種結(jié)合稱為H鍵。冰中的H鍵： O H O同分異構(gòu)體同分異構(gòu)體：化學(xué)式相同，但結(jié)構(gòu)不同，因而性質(zhì)不同（可有很大差異）。C的幾種同分異構(gòu)體： 金剛石，石墨，C60分子金剛石金剛石石墨 C60固