無機材料科學(xué)基礎(chǔ)第一章化學(xué)鍵與電子結(jié)構(gòu)(已修改)
2025-01-27 15:19 本頁面
【正文】 1 第一章 無機材料的化學(xué)鍵與電子結(jié)構(gòu) Chapter 1 Chemical bond and electron structure of inanic materials 167。 離子鍵與離子晶體的結(jié)合能 2 由薛定諤方程可知 ， 一個在原子核的庫侖場中運動的核外電子的狀態(tài)，可用四個量子數(shù)來確定： １．主量子數(shù) n= … … 2. 軌道角動量量子數(shù) ? =0， 1， 2， 3 … …(n 1) ３．軌道磁量子數(shù) m ? =0, 177。 1, 177。 2, ， 177。 ? 4. 自旋磁量子數(shù) ms= 177。 1/2 核外電子分布幾率 ? 利用核外電子的徑向分布函數(shù)，可確定不同量子態(tài)電子以較大幾率出現(xiàn)在核外空間的區(qū)域范圍。 3 以氫原子為例： ? 大約有 50%的電子出現(xiàn)在 nm徑向范圍內(nèi)。 ? 在半徑為 nm的球形范圍內(nèi)，電子出現(xiàn)的幾率為 99%。 孤立原子的電子與分子或固體中電子分布對比 原子中的電子不僅受到原子核的作用，還受到周圍其他電子的作用。 以孤立 Na原子與 4個 Na原子分子為例： 孤立 Na原子的核外電子分布 （能級） 4個 Na原子的核外電子分布 （能帶） 4 無機材料中的化學(xué)鍵特點 ?離子鍵或以離子鍵為主 ?離子鍵定義 ： 典型金屬元素和典型非金屬元素通過失去或獲得一個或幾個電子，形成具有惰性氣體相似電子結(jié)構(gòu)的正負(fù)離子，進(jìn)而通過庫侖靜電作用，相互吸引而結(jié)合成晶體的化學(xué)鍵。 例： NaCl離子晶體的形成過程： Na原子和 Cl原子的外層電子結(jié)構(gòu)分別為： 5262162 3322 322 pspssps ，5 當(dāng) Na原子和 Cl原子相互靠近時， Na原子的 3s軌道中的電子會由于相互作用而轉(zhuǎn)移到 Cl原子的 3p軌道中， 形成具有球形對稱電子結(jié)構(gòu)的 Na+和 Cl 離子，進(jìn)而借助庫侖力結(jié)合成 NaCl晶體。 Na+ Cl +11 +17 +17 +11 Na Cl Cl Na+ NaCl晶體中離子鍵成過程 6 圖 NaCl晶體的電子密度分布 ?由圖 ， NaCl晶體中的電子集中分布在原子核的周圍，原子間相當(dāng)大的區(qū)域內(nèi)電子密度很低，幾乎不存在電子云的交疊，得失電子的特征明顯可見。 7 元素電離能和親和能 ? 元素的性質(zhì)主要是由它們的原子結(jié)構(gòu)決定的， 隨元素所在周期和族的不同而有規(guī)律地變化。 ? 一組相類似元素的電子層結(jié)構(gòu)只是類似而不完全相同， 那么同一主族或同一副族的元素性質(zhì)就不應(yīng)該是簡單重復(fù)，而是或多或少地有規(guī)律地變化。 ? 元素的化學(xué)性質(zhì) 取決于它的原子得、失電子的能力。這可 通過原子的電離能、電子親和能來衡量。 8 ? 定義： 基態(tài)氣體原子失去最外層一個電子所需的能量叫做電離能， 用式子表示則為下述過程： ? ??? ??? eXΙX9 圖 不同元素原子電離能與原子序數(shù)的關(guān)系 理解電離能需注意的問
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