無機材料科學基礎(chǔ)第一章化學鍵與電子結(jié)構(gòu)-文庫吧
2024-12-31 15:19 本頁面
【正文】 題 10 ?原子的電離能大小取決于它的電子構(gòu)型。 ?原子電離能隨原子序數(shù)變化的曲線具有明顯的周期性。 IA族元素電離能最低，而零族元素電離能最高。對主族元素，從 IA到 Ⅶ A，再到零族，電離能隨核電荷數(shù)的增加而增加。對于 s區(qū)和 p區(qū)元素，同族內(nèi)電離能變化的總趨勢是由上到下逐漸減小 。 定義： 當一個氣態(tài)中性原子 X得到一個電子變成一個負離子所放出的能量 I。 ??? ??? IXeX11 ?單位為 kJ /mol或 eV/atom。 ? 正值表示放出能量，負值表示吸收能量。 ? 在數(shù)值上，它與帶負電荷的陰離子的電離能是相等的，但符號相反。 圖 不同元素原子親和能與原子序數(shù)的關(guān)系 例：自由 Na原子和 Cl原子形成 NaCl晶體過程體系的能量變化分析： ? Na原子電離出一個電子： ? Cl原子吸納一個電子： ?? ??? eNaeVNa eVCleCl ??? ??12 eVClNaClNa ??? ????Na+和 Cl通過庫侖作用相互結(jié)合： ? 形成 NaCl晶體的一個離子鍵后可釋放的凈能量為 eV，體系能量較原子態(tài)大為降低，因而形成 NaCl晶體結(jié)構(gòu)是穩(wěn)定的。 離子鍵的特征 離子鍵的本質(zhì)是 靜電作用力 ，且離子鍵 沒有方向性 及 飽和性 。從正負離子堆積的角度，離子鍵還具有以下特點： ? 電中性 由正負離子結(jié)合而成的離子晶體整體應具有電中性，達到能量最小狀態(tài) ? 高配位數(shù) 配位數(shù)定義： 在固體結(jié)構(gòu)中，每個原子或離子最近鄰的原子或離子數(shù)目。 離子晶體高配位數(shù)產(chǎn)生原因： 為使能量最低，每類離子周圍要有盡可能多的異類離子配位，而同類離子不能相互接觸，從而使結(jié)構(gòu)中形成盡可能多的離子鍵，因此，離子晶體具有較高的配位數(shù)。 13 離子晶體結(jié)合能 )( rZZeE 2?吸引(1 . 9 ) nrBE ?排斥14 吸引力 排斥力 庫侖引力 庫侖斥力 泡利原理引起 離子間的相互作用力 式中： B比例系數(shù) r離子間距 n波恩系數(shù) ?定義 ：使正負離子從相互分離的狀態(tài)結(jié)合成離子晶體所釋放出來的能量。 ? 離子晶體中靜電能占 90%以上，故可用靜電作用計算結(jié)合能。 )()( 12000 0 ??? ?? nrnBrZZeddE 2rrr總)( Z Z0020 )n1( 1 r eZnrZZer eZE 22 ???總)( n2rBr ZZ eEEE ????排斥吸引總15 )( 10nrZZeB n2 ??在平衡位置時， E總 取最小值： 由此得： 帶入 E總 得： 圖 15 離子作用勢能和離子間距之間的關(guān)系 )()An1(1rZZeNU02A ??）（ 1 . 1 4 . .. .. . )52446382126)(11(000002 ???????? ?rrrrrnZZeNEU A16 式中： NA阿
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