chapter材料科學(xué)基礎(chǔ)學(xué)習(xí)教案

1、2-1 物質(zhì)物質(zhì)(wzh)的形態(tài)及材料結(jié)構(gòu)的形態(tài)及材料結(jié)構(gòu)2-2 原子結(jié)構(gòu)原子結(jié)構(gòu)2-3 原子原子(yunz)之間的相互作用和結(jié)合之間的相互作用和結(jié)合2-4 多原子多原子(yunz)體系電子的相互作用和穩(wěn)定性體系電子的相互作用和穩(wěn)定性2-5 固體中的原子有序固體中的原子有序2-6 固體中的原子無序固體中的原子無序2-7 固體中的轉(zhuǎn)變固體中的轉(zhuǎn)變2-8 固體物質(zhì)的表面結(jié)構(gòu)固體物質(zhì)的表面結(jié)構(gòu)第二章 物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)第1頁(yè)/共51頁(yè)第一頁(yè)，共52頁(yè)。2-1 物質(zhì)的形態(tài)及材料(cilio)結(jié)構(gòu)2-2 原子結(jié)構(gòu)2-3 原子(yunz)之間的相互作用和結(jié)合2-3多原子體系(tx)電子的相互作用和穩(wěn)定性第2頁(yè)/

2、共51頁(yè)第二頁(yè)，共52頁(yè)。 排列 距離 作用力 固定體積 形狀 氣態(tài) 無規(guī)律 遠(yuǎn) 小 無 無 (gas state) 液態(tài) 局部有序 較近 中等 有 無 (liquid state) 固態(tài) 結(jié)晶 有規(guī)律 小 強(qiáng) 有 有 (solid state) 非晶 局部有序 小 強(qiáng) 有 有 2-1-1 物質(zhì)的形態(tài) ( States of Matter ) 三種主要(zhyo)狀態(tài)： 2-1 物質(zhì)(wzh)的形態(tài)及材料結(jié)構(gòu) (States of Matter and Structure of Materials) 固體、液體都屬于(shy)凝聚態(tài)物質(zhì)第3頁(yè)/共51頁(yè)第三頁(yè)，共52頁(yè)。 材料結(jié)構(gòu)： 是影響材料

3、性能的基本因素， 隨化學(xué)組成(z chn)及外界條件改變 宏觀組織結(jié)構(gòu)： 10-4 m 肉眼可見 Macroscopic圖 顯微組織結(jié)構(gòu)： 10-4 10-8 m 顯微鏡觀察 Microscopic圖 原子或分子排列結(jié)構(gòu)：10-10 m Organization of atoms or molecules 原子中的電子結(jié)構(gòu)： 10-13 m Subatomic structure 2-1-2 材料(cilio)結(jié)構(gòu)的涵義 (Meaning of Material Structure) 下一頁(yè)第4頁(yè)/共51頁(yè)第四頁(yè)，共52頁(yè)。澆鑄 宏觀組織結(jié)構(gòu)返回(fnhu)第5頁(yè)/共51頁(yè)第五頁(yè)，共52頁(yè)。顯

4、微組織 晶界返回(fnhu)返回(fnhu)目錄圖中每一多邊形是一顆晶粒，晶粒之間的交界面稱為(chn wi)晶界。由兩顆以上晶粒所組成的材料稱為(chn wi)多晶體材料。第6頁(yè)/共51頁(yè)第六頁(yè)，共52頁(yè)。2-22-2 原子結(jié)構(gòu) (Atomic Structure) What are atomic structures and models, quantum numbers, electron configurations in atoms?第7頁(yè)/共51頁(yè)第七頁(yè)，共52頁(yè)。 1. 原子核 由質(zhì)子+中子組成 質(zhì)子 質(zhì)子數(shù)（Z） = 原子序數(shù) = 電子數(shù) 正電荷(dinh) 中子 中子數(shù)（N）

5、 中子質(zhì)量 = 質(zhì)子質(zhì)量 無電荷(dinh) 原子質(zhì)量（A） 質(zhì)子質(zhì)量+中子質(zhì)量 同位素： Z相同， N不同的原子 原子量： 某種元素中各同位素的原子質(zhì)量平均值 2-2 原子(yunz)結(jié)構(gòu) (Atomic Structure) 2-2-1 原子(yunz) (Atom) 原子(yunz)核+核外電子 電中性 2. 電子 質(zhì)量 約 1/184 質(zhì)子或中子 負(fù)電荷 繞核運(yùn)動(dòng)； 速度1/101/100光速；波-粒 二相性 軌道非固定，幾率最大的分布構(gòu)成電子云層 第8頁(yè)/共51頁(yè)第八頁(yè)，共52頁(yè)。玻爾原子結(jié)構(gòu)模型對(duì)經(jīng)典模型的兩點(diǎn)修正: （1）能級(jí)(nngj)的分立性(E1-E2=h)（2）角動(dòng)量的分

6、立性(L=k(h/2) k為整數(shù) 電子(dinz)的波粒二相性 幾率(j l)分布或電子云但不能解釋電子衍射現(xiàn)象聯(lián)系二象性的基本方程： h / p = h / mv第9頁(yè)/共51頁(yè)第九頁(yè)，共52頁(yè)。 量子力學(xué)的幾個(gè)基本概念： （1）微觀粒子的波粒兩象性 每個(gè)光子的能量：Eh 每個(gè)光子的動(dòng)量：p h/ch/ 按照波動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn)，電子和一切微觀粒子都具有二象性，既具有粒子性，又具有波性。 （2）海森堡測(cè)不準(zhǔn)原理 同時(shí)確定位置和動(dòng)量，原則上是不可能的，若將其中一個(gè)量測(cè)量到任何的準(zhǔn)確程度，則對(duì)另一個(gè)量的測(cè)量準(zhǔn)確度就會(huì)相應(yīng)降低： xp h/2 該原子表明了量子力學(xué)的一個(gè)基本特點(diǎn)：我們不能決定某一物理量的確

7、切數(shù)值，而只能從宏觀大量的測(cè)量中得到它的幾率分布；如果要使這個(gè)幾率范圍達(dá)到極窄，則只有犧牲該體系中要測(cè)量的其他物理量精度才能達(dá)到。這與經(jīng)典力學(xué)有著本質(zhì)上的區(qū)別(qbi)。 （3）薛定諤方程 人們往往用連續(xù)分布的“電子云”代替軌道來表示單個(gè)電子出現(xiàn)在各處的幾率，電子云密度最大的地方就是電子出現(xiàn)幾率最大的地方。粒子在空間各點(diǎn)出現(xiàn)的幾率只取決于波函數(shù)在空間各點(diǎn)強(qiáng)度的比例，而不取決于強(qiáng)度的絕對(duì)大小。愛因斯坦關(guān)系式第10頁(yè)/共51頁(yè)第十頁(yè)，共52頁(yè)。 1. 電子(dinz)的統(tǒng)計(jì)性形態(tài)法描述 四個(gè)量子數(shù) (Quantum Numbers)： 2-2-2 原子(yunz)中電子的空間位置和能量 (Elec

8、trons in Atoms) n , 第一量子數(shù)（主）： 決定體系的能量 n = 1，2，3.（整數(shù)）， n =1 時(shí)為最低能級(jí) K，L，M . l , 第二量子數(shù)（角）：決定體系角動(dòng)量和電子幾率分布的空間對(duì)稱性 l = 0，1，2，3，4 （n -1） n =1，l = 0 s p d f g 狀態(tài) n =2，l = 0，1 (即s, p) m l , 第三量子數(shù)（磁）：決定體系角動(dòng)量在磁場(chǎng)方向的分量 m l = 0，1，2，3 有（2 l+1）個(gè) m s ，第四量子數(shù)（自旋）：決定電子自旋的方向 +1/2 或 -1/2第11頁(yè)/共51頁(yè)第十一頁(yè)，共52頁(yè)。 3. 泡利不相容原理： 原子中

9、每個(gè)電子必須有獨(dú)自一組四個(gè)量子數(shù)， 一個(gè)原子中不可能有運(yùn)動(dòng)狀態(tài)完全相同的兩個(gè)電子； 或者說在同一原子中，最多只能有兩個(gè)電子處于同樣能量狀態(tài)的軌道上，而且這兩個(gè)電子的自旋(z xun)方向必定相反。 2. 能量最低原則： 電子總是按能量最低的狀態(tài)分布。 4. 洪特規(guī)則： 簡(jiǎn)并軌道，分占軌道最多，自旋方向相同。（例如碳原子在2p軌道上有2個(gè)電子，但2p軌道有3個(gè)）第12頁(yè)/共51頁(yè)第十二頁(yè)，共52頁(yè)。 1. 電子(dinz)殼層數(shù)目 n = 1，2，3，4，5 K L M N O 主殼層(shells) l = 0，1，2，3，4 由內(nèi)向外 s p d f g 支殼層(subshells) 2.

10、最多電子(dinz)數(shù)目 K2，L8，M18（ 即2n2 ） s2，p6，d10 3. 最外層 （價(jià)電子(dinz)） s12，p16，d110 價(jià)電子(dinz)是與物質(zhì)的物理、化學(xué)性質(zhì)最密切相關(guān)的電子(dinz)2-2-3 原子中電子(dinz)殼層數(shù)目及填充方式(排布） (Electron Shells and Configurations in Atoms)表第13頁(yè)/共51頁(yè)第十三頁(yè)，共52頁(yè)。返回(fnhu) The Number of Available Electron States in Some of the Electron Shells and Subshells主量子

11、數(shù)為n的殼層中最多容納(rngn)2n2個(gè)電子第14頁(yè)/共51頁(yè)第十四頁(yè)，共52頁(yè)。 4. 排列次序 1s-2s-2p-3s-3p-4s-3d-4p-5s 舉例(j l) H: (1) 1s1 Na: (11) 1s2 2s2 2p6 3s1 有些過渡元素中4s電子的能量低于（但接近于）3d電子的能量，導(dǎo)致能級(jí)出現(xiàn)交叉。如Ti，Mn等。 2-2-4 電子殼層的能級(jí) (Energy Levels of Electron Shells) 愈接近原子核，電子能級(jí)愈低，電子愈穩(wěn)定； 愈遠(yuǎn)離原子核，電子能級(jí)愈高，電子愈不穩(wěn)定。 電子可以在軌道間躍遷：低能級(jí)軌道 高能級(jí)軌道（吸收能量） 高能級(jí)軌道 低能級(jí)

12、軌道（釋放能量） 第15頁(yè)/共51頁(yè)第十五頁(yè)，共52頁(yè)。電離能： 從孤立原子中，去除束縛最弱的電子所需的能量。 金屬的電離能較小 電子親合能： 原子接受一個(gè)額外的電子通常(tngchng)要釋放能量，所放能量即電子親合能。 非金屬如鹵素的親合能較大 2-2-5 電離能和親合能 (Ionization Energy and Electron Affinity)電離電離(dinl)(dinl)電電勢(shì)表勢(shì)表下一頁(yè)第16頁(yè)/共51頁(yè)第十六頁(yè)，共52頁(yè)。元素的第一元素的第一(dy)(dy)電離電勢(shì)（電離電勢(shì)（ev/ev/原子）原子）H13.60 HE24.4Li5.39BE9.32B8.30C11.2N

13、14.5O13.61F17.4NE21.56NA5.14MG7.64AL5.98SI8.15P10.3S10.01CL13.0AR15.76K4.34 BR11.8KR14.00Rb4.18 I10.4XE12.13CS389 返回(fnhu)目錄惰性氣體(duxng q t)的電離能最高堿金屬原子則有最小的電離電勢(shì)第17頁(yè)/共51頁(yè)第十七頁(yè)，共52頁(yè)。 電離勢(shì)的數(shù)值大小主要(zhyo)取決于原子的有效核電荷、原子半徑、以及原子的電子構(gòu)型。 （1）同一周期的元素具有相同的電子層數(shù)，從左到右有效核電荷增大，原子的半徑減小，原子核對(duì)外層電子的引力加大。因此，越靠右的元素，原子越不易失去電子，電離勢(shì)

14、也就大。 （2）不同周期元素的電子層數(shù)不同，最外層電子數(shù)相同原子半徑增大起主要(zhyo)作用，因此，半徑越大，原子核對(duì)電子引力越小，原子越易失去電子，電離勢(shì)就越小。 （3）電子構(gòu)型是影響電離勢(shì)的第三個(gè)因素，某些元素具有全充滿和半充滿的電子構(gòu)型，穩(wěn)定性能較高，因此電離勢(shì)較高。第18頁(yè)/共51頁(yè)第十八頁(yè)，共52頁(yè)。2-3 原子(yunz)之間的相互作用和結(jié)合 (Atomic Interaction and Bonding) What are the interatomic bonds ? What are the equilibrium separation , distance and the

15、 bonding energy between atoms ? What is the Coordination Number of atom?第19頁(yè)/共51頁(yè)第十九頁(yè)，共52頁(yè)。 自然界一般由原子或分子組成物質(zhì)或材料 （“八電子層”結(jié)構(gòu)） 結(jié)合(jih)方式： 基本結(jié)合(jih)：離子鍵、金屬鍵、共價(jià)鍵 派生結(jié)合(jih)：分子間作用力、氫鍵 2-3-1 基本鍵合 （Primary Interatomic Bonds) 1. 離子鍵合 (Ionic Bonding)： 離子鍵 正離子負(fù)離子 庫(kù)侖引力 特點(diǎn)： 電子束縛在離子中； 正負(fù)離子吸引，達(dá)靜電平衡； 無方向性和飽和性； 在溶液中離解成

16、離子。 2-3 原子(yunz)之間的相互作用和結(jié)合 (Atomic Interaction and Bonding)第20頁(yè)/共51頁(yè)第二十頁(yè)，共52頁(yè)。 特點(diǎn)： 由正離子排列成有序晶格； 各原子最 (及次)外層電子釋放，在晶格中隨機(jī)、自由、無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，無方向性； 原子最外殼層有空軌道或未配對(duì)電子，既容易得到電子，又容易失去電子； 價(jià)電子不是緊密結(jié)合在離子芯上，鍵能低、具有(jyu)范性形變。 2 . 金屬鍵合 (Metallic Bonding)：第21頁(yè)/共51頁(yè)第二十一頁(yè)，共52頁(yè)。 兩個(gè)原子共享最外殼電子的鍵合。 特點(diǎn)： 兩原子共享最外殼層電子對(duì)； 兩原子相應(yīng)軌道上的電子各有一個(gè)，自

17、旋方向必須相反(xingfn)； 有飽和性和方向性。電子云最大重疊，一共價(jià)鍵僅兩個(gè)電子。 3. 共價(jià)鍵合 (Covalent Bonding):第22頁(yè)/共51頁(yè)第二十二頁(yè)，共52頁(yè)。 非極性共價(jià)鍵：共有電子(dinz)對(duì)稱分布于兩個(gè)原子之間，如H2 極性共價(jià)鍵：共用電子(dinz)對(duì)不是對(duì)稱地分布于兩個(gè)原子之間，而是靠近某原子，如HF 配位共價(jià)鍵：是兩個(gè)共用電子(dinz)僅由鍵合原子之一單獨(dú)提供時(shí)發(fā)生，如H+與NH3結(jié)合成銨離子第23頁(yè)/共51頁(yè)第二十三頁(yè)，共52頁(yè)。4、混和鍵合 (Mixed Bonding) 1） 電負(fù)性 (electronegativity): 表示吸引電子的能力(n

18、ngl) 同一周期 左 右 電負(fù)性增高 同一族 上 下 電負(fù)性降低 2）電負(fù)性對(duì)化學(xué)鍵的影響: 同種原子間無影響 異種原子相互作用時(shí): 兩元素電負(fù)性相差較大: 非金屬非金屬 成極性共價(jià)鍵 電負(fù)性相差很大: 金屬 非金屬 成離子鍵 電負(fù)性差值0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 2.6 2.8 3.0 3.2 離子性結(jié)合（%） 1 4 9 15 22 30 39 47 55 63 70 76 82 86 89 92 電負(fù)性差值：可判斷無機(jī)非金屬材料離子性結(jié)合鍵的比例第24頁(yè)/共51頁(yè)第二十四頁(yè)，共52頁(yè)。 離子性 = 1-exp-(0.2

19、5)(XA - XB)2100 (2.10) XA 、XB 分別為相應(yīng)(xingyng)元素的電負(fù)性第25頁(yè)/共51頁(yè)第二十五頁(yè)，共52頁(yè)。 作用力也是庫(kù)侖引力（與離子鍵相同但弱得多,不存在電子(dinz)交換） 1.分子間引力（Intermolecular Attraction)： 分子（或電中性原子）間的結(jié)合力 又稱范氏（van der Waals）力。 特點(diǎn)： 無方向性和飽和性 鍵能最小 2-3-2 派生(pishng)鍵合（Secondary Bonding):Schematic illustration of van der Waalsbonding between two dipo

20、les. A. 取向力: 分子永久偶極間相互作用 B. 誘導(dǎo)力: 被誘導(dǎo)的偶極與永久偶極間作用 C. 色散力: 非極性分子間瞬時(shí)偶極間的作用 （最普遍、最主要的一種力） 第26頁(yè)/共51頁(yè)第二十六頁(yè)，共52頁(yè)。質(zhì)子給予體（如H）與強(qiáng)電負(fù)性原子X（如O、N、F）結(jié)合，再與另一強(qiáng)電負(fù)性原子Y（質(zhì)子接受(jishu)體）形成一個(gè)鍵的鍵合方式。 特點(diǎn)(tdin)： 有方向性，飽和性； 分子內(nèi)氫鍵；分子間氫鍵； 鍵能: 一般為幾 十幾 kcal/mol 大于分子間力，小于化學(xué)鍵 2. 氫鍵(qn jin) (Hydrogen bond):返回目錄水分子中的氫鍵結(jié)合模型第27頁(yè)/共51頁(yè)第二十七頁(yè)，共52

21、頁(yè)。各種( zhn)鍵型的比較 鍵能的定義(dngy)：在，298K條件下，斷開1molAB（理想氣體，標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)）為A、B過程的焓變，稱為AB鍵的鍵能。 一般來說，化學(xué)鍵最強(qiáng)（其中，以金屬鍵能為最?。?，氫鍵次之，分子鍵最弱。 具體見課本第33頁(yè) 表28所示第28頁(yè)/共51頁(yè)第二十八頁(yè)，共52頁(yè)。 原子間距離很大時(shí), 相互作用很小; 距離減小時(shí)，斥力和引力以不同的函數(shù)(hnsh)形式增大。 2-3-3 原子間距和空間排列 (Interatomic Spacing and Forces) 1. 原子間的距離(jl)和作用 (Interatomic Separation and Interactio

22、n) （1）a，：平衡間距， 合力F= 0，能量U最低，結(jié)合能的負(fù)值； （2）a 增大，F(xiàn)為引力，U增大；a 減小，F(xiàn)為斥力，U大大增大。 平衡間距（Equilibrium Spacing）就是斥力和引力相等的距離。第29頁(yè)/共51頁(yè)第二十九頁(yè)，共52頁(yè)。 孤立原子（非鍵合）的半徑范氏半徑 結(jié)合原子：原子間作用方式(fngsh)和作用力的不同，a，不同，半徑不同 (a) 金屬(jnsh)半徑：金屬(jnsh)鍵結(jié)合的原子距離的一半：a，/ 2 (b) 離子半徑：a，= r+ + R- 2 . 原子半徑(bnjng)和離子半徑(bnjng) (Atomic Radius and Ionic Ra

23、dius)第30頁(yè)/共51頁(yè)第三十頁(yè)，共52頁(yè)。鍵長(zhǎng)：兩個(gè)相鄰原子之間能量為最小值時(shí)的距離（即平衡間距(jin j)）就是鍵長(zhǎng)。 (c) 共價(jià)半徑：成鍵電子云的最大重疊（非球形，多用鍵長(zhǎng)） 單鍵、雙鍵、三鍵改變?cè)又行闹g的距離的因素：1）溫度：溫度升高，平均距離增加2）離子價(jià)態(tài)：原子間距(jin j)：Fe Fe2 Fe3 Cl- Cl3）相鄰原子的數(shù)目：相鄰原子數(shù)越多，來自鄰近原子的電子斥力越大，從而原子間距(jin j)也增大說明(shumng)材料具有熱膨脹性第31頁(yè)/共51頁(yè)第三十一頁(yè)，共52頁(yè)。 離子價(jià)影響(yngxing)離子半徑 第32頁(yè)/共51頁(yè)第三十二頁(yè)，共52頁(yè)。 3.

24、配位(pi wi)數(shù) (Coordination Number)-CN： （影響半徑） 大部分工程材料具有多個(gè)原子組成的配位團(tuán) 配位數(shù)是一個(gè)原子具有的第一鄰近（原子或離子）數(shù)目 （Number of nearest-neighbor atoms） Mg為6 Si或C為4第33頁(yè)/共51頁(yè)第三十三頁(yè)，共52頁(yè)。 原子配位數(shù)的影響因素： 共價(jià)鍵數(shù)，圍繞一個(gè)原子的共價(jià)鍵數(shù)取決于原子的價(jià)電子數(shù)目 如鹵族配位數(shù)為1；氧族為2。由于共價(jià)鍵具有飽和性和方向性，因此配位原子的數(shù)目及其所形成的共價(jià)鍵之間的夾角，決定了材料中原子的空間排列方式。 原子的有效堆積，這主要出現(xiàn)在離子鍵合和金屬鍵合的情況下。對(duì)于離子鍵合

25、來說，由于異性離子互相接近會(huì)放出能量，所以離子化合物通常具有較高的配位數(shù)，但前提是不引起同性電荷的強(qiáng)排斥力。因此，離子化合物具有較高配位數(shù)（最常見為6）。第34頁(yè)/共51頁(yè)第三十四頁(yè)，共52頁(yè)。只要不引起相同電荷離子間的強(qiáng)相互排斥力，即要求(yoqi)近鄰異號(hào)離子盡可能地多，離子化合物通常通常具有高的配位數(shù)。配位(pi wi)數(shù)與最小半徑比配位數(shù)半徑比 r/ R3重0.1554重0.2256重0.4148重0.73212 重1.0R配位(pi wi)負(fù)離子；r中心正離子第35頁(yè)/共51頁(yè)第三十五頁(yè)，共52頁(yè)。 1 鍵長(zhǎng)(bond distance): 兩相鄰原子間達(dá)運(yùn)動(dòng)平衡時(shí)能量最小的距離 金

26、屬鍵和離子鍵： 無方向性，無鍵長(zhǎng)，三維空間（集體效應(yīng)）：體積和電荷 共價(jià)鍵：有方向性(和飽和性)，鍵長(zhǎng)為相連原子間的距離， 共價(jià)半徑之和 同一周期 電荷大 鍵長(zhǎng)?。ㄒ?yàn)楹说囊υ龃螅?同族 由上到下 鍵長(zhǎng)增大 2 鍵能(bond energy): 1mol 物質(zhì)結(jié)合鍵分裂放出的能量, 表示結(jié)合的強(qiáng)弱。 化學(xué)鍵 物理鍵（分子鍵） 化學(xué)鍵中: 共價(jià)鍵 離子鍵 金屬鍵 共價(jià)鍵中: 叁鍵雙鍵(shun jin)單鍵 氫鍵 范氏鍵 2-3-4 各種( zhn)鍵性比較 （Comparison among Various Bonds)鍵性表第36頁(yè)/共51頁(yè)第三十六頁(yè)，共52頁(yè)。2-4 多原子體系(tx)

27、電子的相互作用與穩(wěn)定性 （Electron Interaction and Stability of Polyatomic System) What is the Hybrid Orbital of atoms? What is the Molecular Orbital in compounds? What is the Fermi Energy Level in metals? What is the Energy Band Structures in solids?第37頁(yè)/共51頁(yè)第三十七頁(yè)，共52頁(yè)。 雜化軌道：原子不同軌道線性組合后的新原子軌道 能量相近、軌道類型不同的原子軌道 重

28、新組合成新的雜化軌道 雜化后：軌道數(shù)目不變； 但空間分布、能級(jí)(nngj)狀態(tài)改變雜化軌道比原來未雜化軌道的成鍵能力更強(qiáng)，形成的化學(xué)鍵鍵能更大，生成的分子更穩(wěn)定。 雜化軌道與配位原子空間排列的方式2-4 多原子體系(tx)電子的相互作用與穩(wěn)定性 （Electron Interaction and Stability of Polyatomic System) 2-4-1雜化軌道和分子軌道(Hybrid Orbital and Molecular Orbital) 1雜化軌道理論第38頁(yè)/共51頁(yè)第三十八頁(yè)，共52頁(yè)。2xxdp23xdsp223yxdsp2223yxxddspxyyzxzddd

29、sp33N23CO24SO24SiF 中心原子的雜化軌道 配位原子的空間排列 實(shí) 例 spx spxpy sp3 直 線 形 直 線 形 平 面 三 角 形 四 面 體 形 三 方 雙 錐 形 四 方 錐 形 八 面 體 形 五 方 雙 錐 形 CO2, XeF2 BF3, SO3, SiH4, PF5, SOF4 Sb(C6H5)5 SF6, IF7第39頁(yè)/共51頁(yè)第三十九頁(yè)，共52頁(yè)。 組合成分子軌道(gudo)的條件（1）對(duì)稱性匹配（前提條件）：（2）軌道(gudo)最大重疊；（3）能量相近； 符號(hào)相同，為成鍵軌道(gudo) 符號(hào)相反，為反鍵軌道(gudo) 2分子軌道(gudo)理

30、論 不同原子軌道(gudo)的線性組合第40頁(yè)/共51頁(yè)第四十頁(yè)，共52頁(yè)。 軌道：通過(tnggu)鍵軸，無節(jié)面， 以鍵軸為對(duì)稱軸的對(duì)稱軌道 如： s-s, s-p， p-p 三種分子(fnz)軌道： （1）軌道和鍵第41頁(yè)/共51頁(yè)第四十一頁(yè)，共52頁(yè)。 鍵：由成鍵電子構(gòu)成的共價(jià)鍵 （頭對(duì)頭） 單電子鍵：成鍵軌道1個(gè)電子，能量降低(jingd)=EE1 正常鍵： 成鍵軌道2個(gè)電子，能量降低(jingd)2 三電子鍵：成鍵軌道2個(gè)電子，反鍵軌道1 個(gè)電子，能量降低(jingd)第42頁(yè)/共51頁(yè)第四十二頁(yè)，共52頁(yè)。 軌道：通過鍵軸，有一個(gè)(y )（= 0）節(jié)面 如： py - py ，pz

31、 - pz 鍵：由成鍵電子構(gòu)成的共價(jià)鍵（肩并肩） （2）軌道(gudo)和鍵第43頁(yè)/共51頁(yè)第四十三頁(yè)，共52頁(yè)。 軌道：通過鍵軸， 有兩個(gè)（= 0）的節(jié)面軌道不能由s或p原子軌道組成，但若鍵軸方向?yàn)閦方向，則由兩個(gè)dxy或d(x2-y2)軌道重疊而成的軌道是軌道。在某些過渡金屬化合物中有這種分子(fnz)軌道。 鍵：由成鍵電子構(gòu)成的共價(jià)鍵 分子(fnz)軌道電子排布 與原子軌道填充三原則相同（即能量最低原則、鮑林不相容原理、洪特規(guī)則） （3）軌道(gudo)和鍵第44頁(yè)/共51頁(yè)第四十四頁(yè)，共52頁(yè)。同核雙原子分子的能級(jí)和電子(dinz)排布借助光譜(gungp)實(shí)驗(yàn)來確定的分子軌道的能量

32、高低順序。第45頁(yè)/共51頁(yè)第四十五頁(yè)，共52頁(yè)。 定義： T= 0 K（基態(tài) ground state）時(shí)，最高的被電子充滿(chngmn)能級(jí) 能量為EF， 以下能級(jí)全滿， 以上能級(jí)全空。 2-4-2 費(fèi)米(fi m)能級(jí) (Fermi energy Level)-對(duì)于金屬而言 費(fèi)米分布(Fermi distribution) ： T0 K時(shí)，某些電子受到激發(fā)，移到費(fèi)米能級(jí)以上的能級(jí)， 達(dá)到平衡的分布 分布函數(shù)：某能級(jí)E被電子占據(jù)的幾率只是溫度的函數(shù)11)(TkEEBFeEf第46頁(yè)/共51頁(yè)第四十六頁(yè)，共52頁(yè)。 1） T=0，EEF： f（E）=1 EEF： f（E）=0 2） T0，E=EF：