依据结合力的本质不同,晶体中的键合作用分为哪几类?其特点是什么?
依据结合力的本质不同,晶体中的键合作用分为哪几类?其特点是什么?
依据结合力的本质不同,晶体中的键合作用分为哪几类?其特点是什么?
依据结合力的本质不同,晶体中的键合作用分为哪几类?其特点是什么?
组成晶体的原子(分子)是靠什么样的相互作用维系在一起的?虽然从本质上说,这些相互作用都可归结为电子和原子核间的库仑相互作用,但从其表现形式看,可概括为下面几类:
范德瓦耳斯键合惰性气体低温下形成的晶体是这类结合的典型例子.惰性气体原子是电中性的,它的电子云空间分布是球对称的,没有固有的电偶极矩.但一个原子的电子运动产生的瞬时电偶极矩会在近旁的原子上感生出电偶极矩.感生的电偶极矩和它的相互作用表现为原子间的相互吸引.但满壳层的惰性气体原子相互靠近,电子云发生交叠时,泡利不相容原理又使它们强烈排斥.上述吸引作用与排斥作用的综合效果使惰性气体在低温下结合成晶体.通常把这类作用称为范德瓦耳斯键合.
中性分子结合成的晶体(分子晶体)也是这类键合的例子.非极性的分子构成晶体的键合作用和惰性气体原子相类似.极性分子有固有的电偶极矩(极性分子),固有电偶极矩间的静电作用,以及固有电偶极矩在近旁分子上感生的电偶极矩与它的静电作用,都对分子晶体的键合有贡献.
范德瓦耳斯键合的晶体都是绝缘体,内聚能很小,熔点很低.晶体结构常常是按其组成的原子(分子)的几何形状取的密堆积结构.
离子键合典型的例子是氯化钠晶体.钠原子失去一个价电子变成Na+离子,它具有与惰性气体原子氖相似的满壳层结构;氯原子得到一个电子变成Cl-离子,它与惰性气体原子氩有相似的满壳层结构;形成晶体时,每个Na+(Cl-)处在由六个Cl-(Na+)组成的正八面体的中央.离子晶体是正负离子间的库仑吸引作用,和满壳层的离子间的范德瓦耳斯排斥和吸引作用的综合效果,结合在一起的.典型的离子晶体可以简单看作是一些带正电荷的硬球(正离子)和一些带负电荷的硬球(负离子)排列成的结构.每个离子的最近邻应该是异号离子组成的多面体,总的效果是正负电荷相互完全屏蔽.因此,离子键合的晶体的结构一般不能由离子的几何形状的密堆积来考虑