固體中的化學鍵PPT課件

1、1 Ionic bond Covalent bond Van der Waals bond Hydrogen bond Metallic bond 2 3 由正、負離子以離子鍵結(jié)合起來的。 構(gòu)成這類晶體的是正、負離子，它們之間以靜電作用力 相結(jié)合。 正負離子相間排列，結(jié)果使異性離子之間的吸引力達到最大，同 性離子之間的推斥力達到最小。 一、離子晶體的特征 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、負離子的集合體，晶體中并不存在 單個的分子，。 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

2、以從任何方向相互靠近和結(jié)合。 因此，就是正、負離子電荷多少，半徑 大小以及離子間的最密堆積原則。 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)生離子導電現(xiàn)象。 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。 8 由于離子鍵的，正負離子之間的結(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。 9 但是，當離子晶體受到機械力的作用時，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 。 10 它是由鈉離子和氯離子構(gòu)成的 相互

3、滲入交錯而形成的，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。 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)。 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。 13 具有氯化銫結(jié)構(gòu)的化合物有（除CsF）， 以 及一些等。 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) 的位置，格子中有8個氟離子， 每

4、個氟離子被最鄰近的4個鈣離子 以四面體方式配位著。 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 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)。 17 被硫離子以四面體的四個頂角的 方式包圍著。 可以把這種結(jié)構(gòu)看作是硫離子按 ABCABC排列的立方密堆積中， ，有填 充鋅離子。故每個離子的

5、配位數(shù)是4。 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。 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)。 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) 21 假設是一個等徑的圓球，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 22 如

6、在第一層上再緊密地排列原子時，則每個原子就會進入第 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： 23 當排到第三層時，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 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。 25 a 、c：晶格單位長度 R ：原子半徑 單位晶胞原子數(shù) n =6 R Ra a a ac c 2 38 74.0 )3( 3 8 12 )3/4(6 ) 2 3 2 1 (6 )3/4(6

7、33 hcp R RR RR R R R a aa ac c R R 則，原子堆積系數(shù) 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，而是 和由第二層B所形成的“坑”處相對應，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 27 1、最密堆積 body-centered cubic structure 配位數(shù)：8 28 R Ra aa aR R 3 4 34 68.0 )3/4( )3/4(2)3/4(2 3 3 3 3 bcc R R R R a a R R 單位晶胞原子數(shù) n =2 29 2、最密堆積結(jié)

8、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 30 R Ra aa aR R 2 4 24 74.0 )2/4( )3/4(4)3/4(4 3 3 3 3 fcc R R R R a a R R 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?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。 32 一層的三個球與的另一層三個球間的空隙。 如圖所示，當?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。 2 13 2 13 33 常見晶體

9、結(jié)構(gòu)的幾何參數(shù) StructureCNn bcc820.68 fcc1240.74 hcp1260.74 34 附： 晶體結(jié)構(gòu)中單位晶胞原子數(shù)n及晶體化 學式的推算 35 Na+ Cl- 36 NCl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 37 38 39 有1/8屬于該立 方體 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 40 O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式分別是（各元素所帶的 電荷均已略去）

10、? 41 化學式為：BaTiO3 Ba：1x1 Ti：8x(1/8) O：12x(1/4) O原子 Ti原子 Ba原子 42 晶胞中離子的個數(shù)： 個：41 4 1 12 Na 個：4 2 1 6 8 1 8 Cl 晶格：面心立方 配位比：6:6 (紅球Na+ , 綠球Cl-) 43 晶胞中離子的個數(shù)： 個：1 Cs 個：1 8 1 8 Cl - (紅球Cs+ , 綠球Cl-) 晶格：簡單立方 配位比： 8:8 CsCl 離子晶體 44 晶胞中離子的個數(shù)： 個：4 Zn 2 個：4 8 1 8 2 1 6 S -2 晶格：面心立方 (紅球Zn2+ , 綠球S2-) 配位比：4:4 ZnS 離子晶

11、體(立方型) 45 練習 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 46 練習 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 =12 601/2320 = 30 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

12、共價鍵晶體的特性 很高的熔點和硬度 良好的光學特性 不良的導電性 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，這樣形成的化學鍵稱為共價鍵。 49 （1） 形成共價鍵的原子A和B，它們應該比較接近。 （2） 成鍵原子的，即電子共處于一定的空 間。 （3） 通常是由形成每一個價鍵。 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）電子電子間的應是最小。 （7）分子將具有。 5

13、1 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 。 52 共價晶體的、。 共價鍵能由中等到很高都存在，平均約在20kcal/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。 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。 54 共價鍵理論 價鍵理論的： 分子是由原子組成的，假

14、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。 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；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。 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

15、能 再與第三個電子配對。這叫。 57 分子軌道理論的： 當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、。 58 分子軌道把分子看成是一個整體，它認為，分子中的每一個電 子都是運動，它的運動狀態(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。 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 其進行。 在各種近似處理方法中，有一種被稱作 （LCAO）。 60 LCAO認為，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

16、子軌道就十分接近于該原子的原子軌道，因此， 就可以假設用組成分子軌道。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。 61 分子軌道理論的： A、原子形成分子后，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。 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

17、度） 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，形成的化 學鍵鍵能大，分子更穩(wěn)定。 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。 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、

18、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: 66 這種具有相同能量的sp3雜化軌道，是向正四 面體的四個角頂伸出4個準啞鈴形電子云，這4個sp3雜化軌道軸之間 的夾角是109.50。如下圖所示： 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。 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。

19、金剛石晶體結(jié)構(gòu)模型 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 道。從而使SiC、Si、Ge、 Sn等都具有金剛石結(jié)構(gòu)。 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)。 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。 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

20、源于其 結(jié)構(gòu)上化學鍵的差別。 73 在金剛石結(jié)構(gòu)中，起作用的是sp3成鍵軌道，所以4個價電子均 被雜化； diamond 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。 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。 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。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。 77 石墨中的碳原子上

21、，第四個沒有雜化的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 墨有較好的導電性。 78 在石墨中除了鍵和鍵之外，還存在第三種類型的化學鍵，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，當石墨與紙 張等物體摩擦時，可以一 層層脫落，而在紙上留下 痕跡。 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

22、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)： 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 m CC 共價鍵 81 第三節(jié) 范德華力與氫鍵 一、范德華力 Johannes Diderik Van der Waals 1837 1923 The Nobel Prize in Physics 1910 “for his work on the equation of state for gases and

23、 liquids” 電中性的分子之間的 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鍵稱為，范德華鍵的鍵 能比其他化學鍵的鍵能約低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。 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)成的多原子分子可能是極性分子，也可能是

24、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。 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。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 kT rrU 1 3 2 )( 64 1 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。 85 極性分子作為電場使非極性分子變形

25、而產(chǎn)生。固有偶極和 間的吸引力是。 可以看作是一個分子被另一個分子極化的幾率，即與誘導偶極的幾 率有關。 誘導偶極相互作用能與r-6成正比. 62 2 2)( rarU （2） 式中，a為分子極化率。 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為 62 3 4 3 )( IrrU 分子間總的作用能，即范德華能等于 ) 8 3 4 ( 2 )()()()( 22 4 6 321 I kTr rUrUrUrU 式中， I、分別為分子的電離能和極化率。 87 范德華力特性： （1）范德華力

26、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。 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)。 89 由于范德華鍵沒有，所以一個原子將盡可能 被幾何學上所允許的最大數(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)。 90 在分子晶體中，分子內(nèi)是， 才是。 分子晶體通常具有

27、、 、和等基本性質(zhì)。 91 分子間作用力與化學鍵的區(qū)別： 化學鍵是相鄰原子與原子間的強烈相互作用，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鍵； 分子間作用力不屬于化學鍵。 分子間作用力與物質(zhì)物理性質(zhì)的關系： 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。 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 93 在X-HY中，H與電負性大、半徑小的元素(X)形成強極性 共價鍵的氫；Y有孤對電子、電負性大、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。 94 弱作用力，與分子間力相當； 有方向性（Y的孤對電子

28、有方向）； 有飽和性（H+ 排斥可能與Y電子云相吸引的其它H+ ）。 95 除了H2O、 HF、NH3 有分子間氫鍵外，在有機羧酸、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。 HC O OH HO O HC 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。 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)充填于原子軀體的空間內(nèi)，形成所謂的 “”。這種“”與之間的就是金屬鍵。 98 1、沒有飽和性及方向性 2、

29、電子的離域性 3、鍵的球?qū)ΨQ性。 金屬鍵的特點： 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： 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。 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 102 金屬的特性解釋（金屬的自由電子論）： 電、熱的良導體自由電子 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)

30、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 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。 104 1、和 根據(jù)分子軌道理論（MO法），二相鄰原子的相應原子軌道可 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。 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； 在價帶和導帶之間有。 金屬、半導體和絕緣體的性質(zhì)差別，可用來說明。 (*2s) (

31、2s) 106 2、能帶圖 導體： 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 。 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，故這類金屬也是良導體。能帶的重疊程 度愈高，則導電性愈好。 圖(b)為IIA族與IIB族金屬的能帶結(jié)構(gòu)。 108 絕緣體： 價帶、導帶間的禁帶很寬（ Eg2ev ），電子不能激發(fā)進入 導帶。 109 半導

32、體： 禁帶寬度較窄（ Eg kT，則ekTEn g )/exp( 0 )/exp(kTEA g kTEA g 303.2/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的關系為一直線，直線的斜率就是- Eg/2.303k，從而可以Eg。 114 1、能帶隙也可以由來測定。 連續(xù)光吸收在頻率g處的，即相當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。 115 2、利用也可以測定帶隙。 半導體材料在光照下可以產(chǎn)生電導。即當頻率達到一定值的 光照射某種導體時，如果產(chǎn)生光電導現(xiàn)象，則 即為該半導體的能

33、帶隙。 116 化合物的離子性越強，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，可以預料它的能隙寬度也 越大。 )18.0exp(1 2 i 能帶隙Eg與i有關。 離子性是由二元化合物中按下式計算得來的 117 單質(zhì)及其化合物的跟 相應元素的之間的關系， 存在一定的經(jīng)驗規(guī)律，如圖所示： 從圖上可以看出，電負性較大的單 質(zhì)（碳、金剛石）以及由電負性小的 金屬和電負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。 118 1、IIIV族化合物的帶隙比相應的第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

34、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： 119 小結(jié)： 固體中的化學鍵比較 物理鍵化學鍵 離子鍵 共價鍵 金屬鍵 范德華鍵、氫鍵 120 各種化學鍵主要特點比較 類類 型型作用力來源作用力來源 鍵合鍵合 強弱強弱 形成晶體的特點形成晶體的特點 離子鍵離子鍵 原子得、失電子后形成負、原子得、失電子后形成負、 正離子，正負離子間的庫侖正離子，正負離子間的庫侖 引力引力 最強最強 無方向性鍵、高配位數(shù)、高熔點、高強無方向性鍵、高配位數(shù)、高熔點、高強 度、高硬度、低膨脹系數(shù)、塑性較差、度、高硬度、低膨脹系數(shù)、塑性較差、 固態(tài)不導電、熔態(tài)離子導電固態(tài)不導電、熔態(tài)離子導電 共價鍵共價鍵