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1、單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,,,*,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),第二章,原,原子,結(jié),結(jié)構(gòu)與,原,原子間,結(jié),結(jié)合鍵,2.1,原,原子,結(jié),結(jié)構(gòu),,2.2,原,原子,序,序數(shù)和,原,原子質(zhì),量,量,,2.3,原,原子,的,的電子,層,層結(jié)構(gòu),,2.4,原,原子,的,的結(jié)合,鍵,鍵,,,2.1,原,原子,結(jié),結(jié)構(gòu),原子組,成,成：,原子核,和,和核外,電,電子,,原,原子核,內(nèi),內(nèi)又有,質(zhì),質(zhì)子和,中,中子。,原子電,荷,荷：,質(zhì)子帶,正,正電荷,，,，中子,不,不帶電,荷,荷，因,此,此原子,核,核,帶正電,荷,荷，通,過(guò),過(guò)靜電,吸,吸引，,將,將帶負(fù),電,電荷的

2、,電,電,子束縛,在,在其周,圍,圍。每,個(gè),個(gè)質(zhì)子,和,和電子,所,所帶的,電,電,荷,q,均為1.602×10,-19,庫(kù)侖。,因,因?yàn)樵?子,子中質(zhì),子,子,和電子,的,的數(shù)目,相,相等，,所,所以從,整,整體看,，,，原子,是電中,性,性的。,原子尺,寸,寸,：直徑,約,約為10,-10,m，,但原子,核,核直徑,很,很小，,僅,僅為,約10,-14,m，,其外部,均,均為電,子,子所包,圍,圍。,,,續(xù)上頁(yè),原子質(zhì),量,量,：原子,的,的質(zhì)量,大,大部分,集,集中在,原,原子核,內(nèi),內(nèi)。,一個(gè)質(zhì),子,子具有1.673,×,×10,-24,g,質(zhì)量，,中,中,子略重,于,于質(zhì)子,，,，

3、質(zhì)量,為,為1.675,×,×10,-24,g，,而一個(gè),電,電子的,質(zhì),質(zhì)量只,有,有9.109,×,×10,-28,g，,僅為質(zhì),子,子質(zhì)量,的,的1/1836。,,表2-1 質(zhì),子,子、中,子,子和電,子,子的質(zhì),量,量與電,荷,荷,,粒子質(zhì)量，,g,粒子電荷，庫(kù)侖,,質(zhì)子,中子,電子,,1.673×10,-24,1.675×10,-24,9.109,×,10,-28,,+1.602×10,-19,0,-,1.602,×,10,-19,,,,2.2,原,原子,序,序數(shù)和,原,原子質(zhì),量,量,2．2,．,．1,原,原子序,數(shù),數(shù),元素的,原子序,數(shù),數(shù),等于原,子,子核中,的,的質(zhì)子,數(shù),

4、數(shù)或核,外,外電子,數(shù),數(shù)。每,種,種元素,均,均與一,定,定的原,子,子序數(shù),相,相對(duì)應(yīng),，,，如鐵,的,的原子,序,序數(shù)為26，,其,其原子,核,核有26個(gè)質(zhì),子,子和26個(gè)核,外,外電子。,,,2．2,．,．2,核,核素與,同,同位素,核素：,原子核,中,中具有,一,一定質(zhì),子,子數(shù)和,一,一定中,子,子數(shù)的,原,原子。,一種碳,原,原子的,原,原子核,中,中有6,個(gè),個(gè)質(zhì)子,和,和6個(gè),中,中子，,它的質(zhì),量,量數(shù)是12，,這,這種碳,原,原子稱(chēng),碳,碳-12核素,，,，,寫(xiě)為,12,C,核素；,另,另一種,碳,碳原子,的,的原子,核,核里有6個(gè),質(zhì)子和7個(gè)中,子,子，質(zhì),量,量數(shù)為1

5、3，,稱(chēng),稱(chēng)碳-13核,素,素，,可寫(xiě)為,13,C,核素。,,多核素,元,元素,與,單核素,元,元素,。,,同位素,：,：,質(zhì)子數(shù),相,相同而,中,中子數(shù),不,不同的,同,同一元,素,素的不,同,同,原子互,稱(chēng),稱(chēng)為,同位素,；即多,核,核素元,素,素中的,不,不同,核素互,稱(chēng),稱(chēng)為同,位,位素。,12,C,和,13,C,是碳的,同,同位素,。,。,穩(wěn)定同,位,位素,與,放射性,同,同位素,。,。,,,2.2.3,原,原子質(zhì),量,量與相,對(duì),對(duì)原子,質(zhì),質(zhì)量,1.,原,原子質(zhì),量,量,指某核,素,素一個(gè),原,原子的,質(zhì),質(zhì)量。,由,由于原,子,子的絕,對(duì),對(duì)質(zhì)量,很,很小,, 常,以,12,C

6、,一個(gè)原,子,子質(zhì)量,的,的1/12作,單,單位，,稱(chēng),稱(chēng)為“,原子質(zhì),量,量單位,”，用,“,“,u”,表示（1,u=1.66,×,×10,-24,g），,因此,12,C,的原子,質(zhì),質(zhì)量也,就,就等于12,u。,,,續(xù)上頁(yè),元素原,子,子的原,子,子質(zhì)量,：,：,元素的,平,平均原,子,子質(zhì)量,與,與核素,12,C,原子質(zhì)量,的,的1/12之比。,所,所謂元素,的,的平均原,子,子質(zhì)量，,是,是對(duì)一種,元,元素含有,多,多種天然,同,同位素而,說(shuō),說(shuō)的，平,均,均原子質(zhì),量,量可由這,些,些同位素,的,的原子質(zhì),量,量和豐度,（,（指某同,位,位素在所,屬,屬的天然,元,元素中所,占,占的

7、原子,百,百分?jǐn)?shù)）,來(lái),來(lái)計(jì)算。,,元素的原,子,子質(zhì)量用,符,符號(hào),A,r(E),表示，,E,代表某元,素,素，如氧,的,的原子質(zhì),量,量等于16.00,，,，可表示,為,為,A,r(O)=16.00。,它表示1,個(gè),個(gè)氧原子,的,的平均質(zhì),量,量是核素,12,C,原子質(zhì)量1/12,的,的16.00倍。,可,可見(jiàn)，元,素,素的原子,質(zhì),質(zhì)量只是,一,一種相對(duì),的,的比值。,它,它的單位,為,為一。,,,例題,2-1,：,自然界的,氫,氫元素有,兩,兩種同位,素,素，實(shí)驗(yàn),測(cè),測(cè)得,1,H,的原子質(zhì),量,量為1.007825,u，,豐度為99.985%，,2,H,的原子質(zhì),量,量為2.0140

8、,u，,豐度為0.015%，試計(jì),算,算氫元素,的,的平均原,子,子質(zhì)量和,相,相對(duì)原子,質(zhì),質(zhì)量。,,解：氫元素的,平,平均原子,質(zhì),質(zhì)量為：,1.007825,u×99.985%+2.0140u×0.015%=1.0079u,根據(jù)元素,的,的相對(duì)原,子,子質(zhì)量的,定,定義，氫,的,的相對(duì)原,子,子,質(zhì)量為：,,,2. 相,對(duì),對(duì)原子質(zhì),量,量,元素的相,對(duì),對(duì)原子質(zhì),量,量：,1,mol,某種元素,的,的平均質(zhì),量,量與1,mol,12,C,核素原子,質(zhì),質(zhì)量1/12之比,，,，也是該,元,元素6.023×10,23,個(gè)原子（,阿,阿伏伽德,羅,羅數(shù),N,A,）,的質(zhì)量，,其,其單位為,g

9、/mol。,各元素的,相,相對(duì)原子,質(zhì),質(zhì)量均示,于,于表2-2元素周,期,期表中元,素,素符號(hào)的,下,下方。,,,例題2-2,：,(1),根,根據(jù)銅的,相,相對(duì)原子,質(zhì),質(zhì)量，試,求,求1個(gè)銅,原,原子的質(zhì),量,量。,(2)1克銅中,有,有多少銅,原,原子？,,解:,(1),銅,銅的相對(duì),原,原子質(zhì)量,為,為63.54,g/mol，,因63.54,g,銅有,6.023×10,23,個(gè)原子,,因,因此, 一個(gè),銅,銅原子的,質(zhì),質(zhì)量為:,63.54,g/mol/6.023×10,23,個(gè)原子/,mol=1.05,×,×10,-22,g/,原子,,(2)1克銅的,原,原子數(shù)：,6.023×10,

10、23,個(gè)原子/,mol/63.54g/mol=9.48×10,21,個(gè)原子/,g,,,2.3,原,原子的電,子,子層結(jié)構(gòu),2．3．1 核外,電,電子的運(yùn),動(dòng),動(dòng)狀態(tài),,原子中核,外,外電子的,運(yùn),運(yùn)動(dòng)狀態(tài),（,（或分布,情,情況），,要,要用四個(gè),量,量子數(shù)加,以,以描述。,這,這四個(gè)量,子,子數(shù)是：,,１．主量,子,子數(shù),n,２．角量,子,子數(shù),l,３．磁量,子,子數(shù),m,４．自旋,量,量子數(shù),m,s,,,1．主量,子,子數(shù),n,主量,子,子數(shù),n,是描述核,外,外電子的,能,能量和電,子,子離核平,均,均距離的,參,參數(shù)，是,決,決定電子,能,能量大小,的,的主要量,子,子數(shù)。,n,值

11、越大，,電,電子離核,的,的距離越,遠(yuǎn),遠(yuǎn)，電子,的,的能量愈,高,高。,主量,子,子數(shù),n,可取零以,外,外的正整,數(shù),數(shù)，即,n,= 1,2,3 …。,每一個(gè),n,值代表一,個(gè),個(gè)電子層,或,或主能級(jí),層,層（主層,）,），在光,譜,譜學(xué)上常,用,用拉丁字,母,母表示電,子,子層：,,主量子數(shù),n,1 23 4567,電子,層,層符號(hào),KLMNOPQ,,,2．角量,子,子數(shù),l,角量,子,子數(shù),l,用于描述,原,原子軌道,或,或電子云,的,的形狀，,并,并在多電,子,子原子中,和,和主量子,數(shù),數(shù),n,一起決定,電,電子的能,量,量，故又,稱(chēng),稱(chēng)為副量,子,子數(shù)。,,

12、n,確定后，,角,角量子數(shù),l,可取0到,n,-1，,即,l,= 0，1，2,…,…（n-1）。,如,n,= 1,,l,只能取0,；,；,n,= 2，,l,可取0和1兩個(gè)值,。,。,,電子,亞,亞層或能,層,層常用光,譜,譜符號(hào)表,示,示：,角量子數(shù),l,0123,電,子,子亞層符,號(hào),號(hào),spd,,f,,,,l,= 0,表示球形,的,的,s,原子軌道,或,或電子云,；,；,l,= 1,表示啞鈴,形,形的,p,原子軌道,或,或電子云,；,；,l,= 2,表示花瓣,形,形的,d,原子軌道,或,或電子云,，,，等等。,圖,圖2-1,是,是,s、p,和,d,

13、原子軌道,的,的平面圖,。,。,在多,電,電子原子,中,中，同一,電,電子層中,的,的,l,數(shù)值越大,，,，該電子,亞,亞層的能,級(jí),級(jí)越高，,如,如在第三,電,電子層有,s、p,和,d,等3個(gè)電,子,子亞層，,其,其中3,d,的能級(jí)高,于,于3,p,的能級(jí)，3,p,的能級(jí)又,高,高于3,s,的能級(jí)。,圖,2-1,s,、,p,和,d,原子軌道,的,的平面圖,,,3．磁量,子,子數(shù),m,磁量,子,子數(shù),m,決定原子,軌,軌道在磁,場(chǎng),場(chǎng)中分裂,，,，在空間,伸,伸展的方,向,向。其取,值,值受角量,子,子數(shù),l,的限制，,當(dāng),當(dāng),l,一定，,m,可取0，,±,±1，±2，…，,±,±,l

14、，,共有（2,l +,1）,個(gè)數(shù)值，,即,即原子軌,道,道或電子,云,云可以沿,著,著（2,l+,1）,個(gè)不同方,向,向伸展，,常,常用符號(hào),○,○或□表,示,示。,,,,l,=0,時(shí),，,，,m=0,，,，,原,子,子,軌,軌,道,道,或,或,電,電,子,子,云,云,只,只,有,有,一,一,個(gè),個(gè),伸,伸,展,展,方,方,向,向,；,；,,,l,=1,時(shí),，,，,m=-1,、,、0,、,、+1,，,，,有3,個(gè),個(gè),數(shù),數(shù),值,值,，,，,p,原,子,子,軌,軌,道,道,或,或,電,電,子,子,,,,,,,,,,,,云,云,分,分,別,別,沿,沿,著,著,x

15、,，,，y,和,z,三,個(gè),個(gè),方,方,向,向,伸,伸,展,展,。,。,,,l,=2,時(shí),，,，,m=0,,±,±1,，,，,±,±2,，,，,有5,個(gè),個(gè),數(shù),數(shù),值,值,，,，,即,即,d,原,子,子,軌,軌,道,道,或,或,電,電,,,,,,,,,,,,子,子,云,云,有,有5,個(gè),個(gè),不,不,同,同,伸,伸,展,展,方,方,向,向,的,的,軌,軌,道,道,。,。,,,,磁,磁,量,量,子,子,數(shù),數(shù),與,與,電,電,子,子,能,能,量,量,無(wú),無(wú),關(guān),關(guān),。,。,l,相,同,同,，,，,m,不,同,同,的,的,原,原,子,子,軌,軌,道,道,，,，,即

16、,即,形,形,狀,狀,相,相,同,同,，,，,空,空,間,間,取,取,向,向,不,不,同,同,的,的,原,原,子,子,軌,軌,道,道,，,，,其,其,能,能,量,量,是,是,相,相,同,同,的,的,。,。,,,4,．,．,自,自,旋,旋,量,量,子,子,數(shù),數(shù),m,s,,,,原,原,子,子,中,中,的,的,電,電,子,子,除,除,了,了,繞,繞,核,核,運(yùn),運(yùn),動(dòng),動(dòng),外,外,，,，,還,還,可,可,自,自,旋,旋,。,。,用,用,于,于,描,描,述,述,電,電,子,子,自,自,旋,旋,方,方,向,向,的,的,量,量,子,子,數(shù),數(shù),稱(chēng),稱(chēng),為,為,自,自,旋,旋,量,量,子,子,數(shù),數(shù)

17、,，,，,用,用,符,符,號(hào),號(hào),m,s,表,示,示,。,。,自,自,旋,旋,方,方,向,向,只,只,有,有,順,順,時(shí),時(shí),針,針,和,和,逆,逆,時(shí),時(shí),針,針,兩,兩,種,種,,故,故,m,s,=,,,，,，,通,常,常,用,用,符,符,號(hào),號(hào),↑,↑,、,、,↓,↓,表,表,示,示,。,。,自,自,旋,旋,量,量,子,子,數(shù),數(shù),m,s,對(duì),電,電,子,子,所,所,處,處,的,的,能,能,量,量,沒(méi),沒(méi),有,有,影,影,響,響,。,。,,,,,這,這,樣,樣,用,用,四,四,個(gè),個(gè),量,量,子,子,數(shù),數(shù),就,就,可,可,以,以,描,描,述,述,電,電,子,子,在,在,原,原

18、,子,子,中,中,的,的,復(fù),復(fù),雜,雜,運(yùn),運(yùn),動(dòng),動(dòng),狀,狀,態(tài),態(tài),，,，,即,即,四,四,個(gè),個(gè),量,量,子,子,數(shù),數(shù),可,可,以,以,確,確,定,定,某,某,一,一,電,電,子,子,在,在,原,原,子,子,核,核,外,外,某,某,一,一,電,電,子,子,層,層,的,的,電,電,子,子,亞,亞,層,層,中,中,的,的,運(yùn),運(yùn),動(dòng),動(dòng),，,，,它,它,的,的,電,電,子,子,云,云,或,或,原,原,子,子,軌,軌,道,道,在,在,空,空,間,間,的,的,某,某,一,一,方,方,向,向,伸,伸,展,展,，,，,且,且,本,本,身,身,有,有,一,一,定,定,的,的,自,自,旋,旋,方,方

19、,向,向,。,。,這,這,樣,樣,可,可,以,以,近,近,似,似,地,地,把,把,這,這,四,四,個(gè),個(gè),量,量,子,子,數(shù),數(shù),看,看,成,成,是,是,電,電,子,子,在,在,空,空,間,間,位,位,置,置,的,的,坐,坐,標(biāo),標(biāo),。,。,,,2.3.2,多,多,電,電,子,子,原,原,子,子,軌,軌,道,道,的,的,能,能,級(jí),級(jí),能,量,量,E,6,pOOO,5dOOOO,4fOOOOOOO,6sO,5pOOO,4dOOOOO,5sO,4pOOO,3dOOOOO,4sO,3pOOO,3sO,2pOOO,2sO,lsO,能,級(jí),級(jí),組,組,6(6,s4f5d6p),5(5,s4d5p),4

20、(4,s3d4p),3(3,s3p),2(2,s2p),1(,ls),圖2-2,原,原,子,子,軌,軌,道,道,近,近,似,似,能,能,級(jí),級(jí),圖,圖,美,國(guó),國(guó),化,化,學(xué),學(xué),家,家,鮑,鮑,林,林,（,（,Pauling,）,根,據(jù),據(jù),光,光,譜,譜,實(shí),實(shí),驗(yàn),驗(yàn),結(jié),結(jié),果,果,，,，,總,總,結(jié),結(jié),出,出,多,多,電,電,子,子,原,原,子,子,中,中,原,原,子,子,軌,軌,道,道,能,能,量,量,高,高,低,低,，,，,并,并,排,排,列,列,給,給,出,出,近,近,似,似,能,能,級(jí),級(jí),圖,圖,，,，,見(jiàn),見(jiàn),左,左,圖,圖,,,（1,）,）,能,能,級(jí),級(jí),圖,圖,是

21、,是,按,按,能,能,量,量,的,的,高,高,低,低,順,順,序,序,，,，,而,而,不,不,是,是,按,按,原,原,子,子,軌,軌,道,道,距,核,核,的,的,遠(yuǎn),遠(yuǎn),近,近,排,排,列,列,的,的,。,。,圖,圖,中,中,將,將,能,能,量,量,相,相,近,近,的,的,軌,軌,道,道,劃,劃,為,為,一,組,組,（,（,即,即,虛,虛,線,線,方,方,框,框,內(nèi),內(nèi),的,的,軌,軌,道,道,）,）,，,，,稱(chēng),稱(chēng),為,為,能,能,級(jí),級(jí),組,組,。,。,共,共,有7,個(gè),個(gè),能,能,級(jí),級(jí),組,組,，,，,它,它,的,的,能,能,量,量,依,依1,、,、2,、,、3,、,、,…,…,能,能

22、,級(jí),級(jí),組,組,的,的,順,序,序,逐,逐,次,次,增,增,高,高,。,。,（2,）,）,在,在,近,近,似,似,能,能,級(jí),級(jí),圖,圖,中,中,，,，,每,每,個(gè),個(gè),小,小,圓,圓,圈,圈,表,表,示,示,一,一,個(gè),個(gè),原,原,子,子,軌,軌,道,道,，,，,如,第,第,二,二,能,能,級(jí),級(jí),組,組,中,中,有,有,四,四,個(gè),個(gè),小,小,圓,圓,圈,圈,，,，,它,它,代,代,表,表,有,有,四,四,個(gè),個(gè),原,原,子,軌,軌,道,道,。,。,（3,）,）,角,角,量,量,子,子,數(shù),數(shù),l,相,同,同,的,的,能,能,級(jí),級(jí),，,，,其,其,能,能,量,量,由,由,主,主,量,量

23、,子,子,數(shù),數(shù),n,決,定,定,，,，,n,越,大,大,，,，,能,能,量,量,越,越,高,高,，,，,如,如,：,：,s,亞,層,層,的,的,能,能,量,量,順,順,序,序,是,是,：,：,E,1s,

24、,高,高，如：,E,ns,

25、軌道能量,的,的高低，除,了,了從鮑林的,近,近似能級(jí)圖,中,中查看外，,我,我國(guó)化學(xué)家,徐,徐光憲在總,結(jié),結(jié)了光譜實(shí),驗(yàn),驗(yàn)數(shù)據(jù)后，,歸,歸納出（,n+0.7,l,）,的規(guī)則，（,n+0.7,l,）,值愈大，能,量,量就愈高。,,例題,2-3,：,試比較,6,s,、,6p,、,4f,和,5,d,軌道的能量,高,高低。,解：,6,s,軌道：,n,= 6,,l,= 0,，（,n,+ 0.7,l,）,= 6+0.7,×,0 = 6,6p,軌道：,n,= 6,,l,= 1,，（,n,+ 0.7,l,）,= 6+0.7,×,1= 6.7,4f,軌道：,n,= 4,,l,= 3,，（,n,+ 0.7,

26、l,）,= 4+0.7,×,3 = 6.1,5d,軌道：,n,= 5,,l,= 2,，（,n,+ 0.7,l,）,= 5+0.7,×,2 = 6.4,所以，,E,6s,

27、子核外電,子,子層上可容,納,納的電子數(shù),目,目作了限制,。,。各電子層,容,容納的最多,電,電子數(shù)是：(,?,下頁(yè),),,,n,= 1(K,層),l,= 0(ls),m,= 01,個(gè)軌道,m,s,=,可容納2個(gè),電,電子,n,= 2(L,層,),l,= 0(2s),l,= 1(2p),m,= 0,-1,m,= 0,+1,4,個(gè)軌道,可容納8個(gè),電,電子,n,= 3(M,層,),l,= 0(3s),l,= 1(3p),l,= 2(3d),m,= 0,-1,m,= 0,+1,-2,-1,m,= 0,+1,+,2,9個(gè)軌道,可容納18,個(gè),個(gè)電子,所以,各層可容納,的,的最多電子,數(shù),數(shù)為,2,n

28、,2,個(gè)，這原理,又,又稱(chēng)為電子,層,層最大容量,原,原理。,,,（,2,）能量最低,原,原理,核外電子總,是,是優(yōu)先占據(jù),能,能量最低的,軌,軌道，然后,才,才依次進(jìn)入,能,能級(jí)較高的,原,原子軌道，,使,使整個(gè)原子,體,體系處于最,低,低的能量狀,態(tài),態(tài)。圖2-3。,圖2-3,原,原子軌道近,似,似能級(jí)順序,圖,圖,電子進(jìn)入各,能,能級(jí)的先后,次,次序?yàn)椋?,1,s;2s;2p;3s,3p;4s;3d,4p;5s,4d,5p;6s,4f,5d,6p;7s,5f,,……。,,圖中這一順,序,序用圓圈內(nèi),“,“（）”中的阿,拉,拉伯?dāng)?shù)字表,示,示。,,,（,3,）洪特（,Hund,）,規(guī)則,電

29、子在同一,亞,亞層能量相,同,同的等價(jià)軌,道,道上排布時(shí),，,，總是盡可,能,能分占不同,的,的軌道，并,且,且自旋方向,相,相同。,,例如2,p,亞層有3個(gè),軌,軌道，若有2個(gè)電子進(jìn),入,入2,p，,則各占一個(gè),軌,軌道且自旋,平,平行，可寫(xiě),成,成,，,，而,不,不是,或,或,。,。,,,2．原子的,電,電子層結(jié)構(gòu),電子在核外,的,的排布情況,稱(chēng),稱(chēng)為電子層,結(jié),結(jié)構(gòu)。通常,表,表示電子層,結(jié),結(jié)構(gòu)有兩種,方,方法。,（1）原子,軌,軌道式,這種表示方,式,式是用一個(gè),小,小方格或小,圓,圓圈代表一,個(gè),個(gè)原子軌道,，,，在方格或,圓,圓圈下面注,明,明該軌道的,能,能級(jí)，方格,或,或圓圈

30、內(nèi)用,箭,箭頭表示電,子,子的自旋方,向,向。如：,7,N,8,O,1s,2s,2p,1s,2s,2p,,,（2）電子,排,排布式,它是在亞層,符,符號(hào)的左邊,注,注明電子層,數(shù),數(shù)，在亞層,符,符號(hào)的右上,角,角用阿拉伯,數(shù),數(shù)字表示所,排,排列的電子,數(shù),數(shù)。,,如4,p,3,：,4,表示電子層,數(shù),數(shù),n = 4,，,，,是第4電子,層,層的軌道；,p,代表亞層的,符,符號(hào)即,l,=1，,表示屬,p,軌道；,3 表示在,此,此亞層上的,電,電子數(shù)目。,,根據(jù)這些原,則,則，我們可,以,以將原子序,數(shù),數(shù)為14的,硅,硅元素的原,子,子核外電子,排,排布式列為,：,：1,s,2,2s,2,

31、2p,6,3s,2,3p,2,。,,,有時(shí)為了簡(jiǎn),化,化，常將內(nèi),層,層電子構(gòu)型,用,用“原子實(shí),”,”來(lái)代替。,所,所謂“原子,實(shí),實(shí)”是指原,子,子中的內(nèi)層,電,電子結(jié)構(gòu)與,某,某一稀有氣,體,體元素的電,子,子層結(jié)構(gòu)相,同,同的部分，,用,用該稀有氣,體,體的元素符,號(hào),號(hào)加方括號(hào),來(lái),來(lái)表示。如,Ne (,氖)、,Ar (,氬)和,Kr (,氪)的電子,層,層結(jié)構(gòu)分別,為,為1,s,2,2s,2,2p,6,、1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,6,和1,s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,6,3d,10,4s,2,4p,6,，,因此：,14,Si 1s,2,2s,2

32、,2p,6,3s,2,3p,2,可表示為：［,Ne］ 3s,2,3p,2,,33,As 1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,6,3d,10,4s,2,4p,3,可表示為：［,Ar］ 3d104s24p3,,51,Sb 1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,6,3d,10,4s,2,4p,6,4d,10,5s,2,5p,3,可表示為：［,Kr］ 4d105s25p3,,,2．3．4,原,原子的電,子,子層結(jié)構(gòu)與,元,元素周期律,、,、周期表,元素周期律,的,的內(nèi)容是：,元素的性質(zhì),隨,隨著原子序,數(shù),數(shù)（核電荷,數(shù),數(shù)）的遞增,而,而呈周期性,地,地變化。原,子,子結(jié)構(gòu)的研

33、,究,究證明：隨,著,著核電荷數(shù),的,的遞增各元,素,素原子的外,電,電子層結(jié)構(gòu),呈,呈周期性地,重,重復(fù)排列。,因,因此，原子,核,核外電子排,布,布的周期性,變,變化正是元,素,素性質(zhì)周期,性,性變化的本,質(zhì),質(zhì)原因。元,素,素周期表則,是,是各元素原,子,子核外電子,排,排布呈周期,性,性變化的反,映,映。下面分,別,別討論周期,表,表中的周期,、,、族以及組,（,（區(qū)）的劃,分,分與原子中,電,電子層結(jié)構(gòu),的,的關(guān)系。,,,1,.周期與原,子,子電子層結(jié),構(gòu),構(gòu)的關(guān)系,周期表中有,七,七個(gè)橫行，,表,表示七個(gè)周,期,期?？梢钥?出,出,：,,(1) 每,一,一周期從第1主族1,A,元素

34、,n,s,1,開(kāi)始，到形,成,成穩(wěn)定的稀,有,有,氣體特有的,n,s,2,n,p,6,（He,為,ls,2,）,電子層結(jié)構(gòu),時(shí),時(shí)結(jié)束。,,(2),周,周期表中每,出,出現(xiàn)一個(gè)周,期,期，外層電,子,子就進(jìn)入一,個(gè),個(gè)新的能,級(jí)（見(jiàn)表2-4）。因,此,此，元素所,在,在的周期數(shù),，,，等于該元,素原子所具,有,有的電子層,數(shù),數(shù)（即能級(jí),組,組數(shù)）。,,(3),各周期元素,的,的數(shù)目，等,于,于相應(yīng)能級(jí),組,組中原子軌,道,道所能容,納的電子總,數(shù),數(shù)。,,,周期與能級(jí),組,組的關(guān)系,周期,相應(yīng)能級(jí)組中原子軌道,,新增電子數(shù),,元素?cái)?shù),,一,,ls,2,2,二,2,s2p,8,8,三,3,s3

35、p,8,8,四,4,s3d4p,18,18,五,5,s4d5p,18,18,六,6,s4f5d6p,32,32,七,7,s5f6d,未滿(mǎn),,未完,,,,2．族與原,子,子電子層結(jié),構(gòu),構(gòu)的關(guān)系,周期表中共,有,有,18,個(gè)縱行，每,1,縱行表示,1,個(gè)族，而族,又,又有主族和,副,副族之分。,其,其中標(biāo)有,1,A,至,8,A,的為第,1,到第,8,主族，標(biāo)有,1,B,至,8,B,的為第,1,到第,8,副族。周期,表,表中主族和,副,副族各半，,但,但主族是,8,個(gè)縱行，而,副,副族有,10,個(gè)縱行。,,,族與原子結(jié),構(gòu),構(gòu)中外層電,子,子結(jié)構(gòu)：,（1）同一,主,主族元素具,有,有相同的外,層,

36、層電子結(jié)構(gòu),，,，所,謂外層電子,結(jié),結(jié)構(gòu)是指能,參,參與形成化,學(xué),學(xué)鍵的電,子。由于元,素,素的性質(zhì)主,要,要決定于原,子,子的外層,電子結(jié)構(gòu)，,所,所以同一主,族,族元素具有,相,相似的性質(zhì),。,。,,（2）同一,副,副族元素具,有,有相同或相,似,似的外層電,子,子結(jié),構(gòu)，但次外,層,層電子多數(shù),未,未填滿(mǎn)?？?體,體上講同,一副族元素,性,性質(zhì)也具有,相,相似性，但,族,族與族間,元素性質(zhì)遞,變,變不明顯，,且,且規(guī)律性較,差,差。,,,3.元素分,區(qū),區(qū)與原子電,子,子層結(jié)構(gòu)的,關(guān),關(guān)系,,1,A,,8,A,,,,1,2,A,,3,A,4,A,5,A,6,A,7,A,2,,,,s,

37、區(qū),,,3,3,B,4,B,5,B,6,B,7,B,8,B,1,B,2,B,,4,,,d,區(qū),,,,ds,區(qū),,,,p,區(qū),,5,6,7,鑭系,,,錒系,,f,區(qū),周期表中的,元,元素可根據(jù),元,元素原子的,核,核外電子排,布,布的特征，,分,分為五個(gè)區(qū):,,,從元,素,素在,周,周期,表,表中,的,的位,置,置推,斷,斷出,原,原子,的,的電,子,子層,結(jié),結(jié)構(gòu),；,；知,道,道了,原,原子,的,的電,子,子層,結(jié),結(jié)構(gòu),，,，也,能,能確,定,定元,素,素在,周,周期,表,表中,的,的位,置,置。,,例題2-4：,已知,某,某元,素,素的,原,原子,序,序數(shù),為,為,26,，寫(xiě),出,出該,

38、元,元素,原,原子,的,的電,子,子排,布,布式,，,，并,指,指出,該,該元,素,素所,屬,屬的,區(qū),區(qū)、,周,周期,和,和族,，,，以,及,及是,何,何元,素,素。,答：,由,由原,子,子序,數(shù),數(shù)26可,知,知該,無(wú),無(wú)素,原,原子,核,核外,有,有26個(gè),電,電子,。,。,根據(jù),核,核外,電,電子,排,排布,規(guī),規(guī)則,，,，其,核,核外,的,的電,子,子排,布,布式,為,為：,1,s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,6,3d,6,4s,2,或[,Ar]3d,6,4s,2,。,故該,元,元素,屬,屬,d,區(qū)，,位,位于,第,第四,周,周期,，,，8,B,族，,是,是鐵,（,（,F

39、e,）,）,元素,。,。,,,例題2-5,已知,某,某元,素,素屬,于,于周,期,期表,中,中第,四,四周,期,期，7,A,族。,試,試寫(xiě),出,出該,元,元素,的,的電,子,子排,布,布式,，,，并,指,指出,它,它屬,于,于何,區(qū),區(qū)及,其,其原,子,子序,數(shù),數(shù)和,元,元素,名,名稱(chēng),。,。,,答：,根,根據(jù),該,該元,素,素在,第,第四,周,周期,可,可以,斷,斷定,最,最高,能,能,級(jí)組,數(shù),數(shù)是4，,又,又因,為,為屬7,A,族，,所,所以,外,外電,子層,構(gòu),構(gòu)型,為,為：4,s,2,4p,5,，,它應(yīng),屬,屬于,p,區(qū)元,素,素。,其電,子,子排,布,布式,為,為：,1,s,2,

40、2s,2,2p,6,3s,2,3p,6,3d,10,4s,2,4p,5,或[,Ar]3d,10,4s,2,4p,5,，,總共,有,有35個(gè),電,電子,，,，故,該,該元,素,素的,原,原子,序,序數(shù),應(yīng)為35,，,，是,元,元素,溴,溴（,Br,）,）。,,,2．3．5,原子,結(jié),結(jié)構(gòu),與,與元,素,素性,質(zhì),質(zhì),1.,原,原,子,子半,徑,徑,經(jīng)常,用,用到,的,的原,子,子半,徑,徑有,原,原子,的,的共,價(jià),價(jià)半,徑,徑、,金,金屬,半,半徑,和,和范,德,德華,半,半徑,等,等。,表,表2-6,列,列出,了,了元,素,素的,原,原子,半,半徑,。,。原,子,子半,徑,徑在50~220,

41、pm,之間,。,。從,表,表2-6,可,可看,出,出，,元,元素,的,的原,子,子半,徑,徑呈,周,周期,性,性變,化,化。,,,2.,元,元,素,素的,電,電離,能,能,元素,的,的原,子,子失,去,去電,子,子形,成,成正,離,離子,的,的難,易,易程,度,度，,可,可用,電,電離,能,能來(lái),衡,衡量,。,。使,某,某元,素,素一,個(gè),個(gè)基,態(tài),態(tài)的,氣,氣態(tài),原,原子,失,失去,一,一個(gè),電,電子,成,成為,一,一價(jià),正,正離,子,子所,需,需的,最,最低,能,能量,，,，稱(chēng),為,為該,元,元素,原,原子,的,的第,一,一電,離,離能,，,，常,用,用符,號(hào),號(hào),I,1,表示,，,，即,

42、：,：,A,代表,任,任一,元,元素,氣態(tài),A,+,再失,去,去一,個(gè),個(gè)電,子,子成,為,為二,價(jià),價(jià)正,離,離子,所,所需,的,的最,低,低能,量,量，,稱(chēng),稱(chēng)為,第,第二,電,電離,能,能,I,2,，,即：,依此,類(lèi),類(lèi)推,，,，可,有,有第,三,三電,離,離能,I,3,、,第四,電,電離,能,能,I,4,等。,,,對(duì)于,任,任一,元,元素,的,的原,子,子，,其,其電,離,離能,的,的大,小,小順,序,序是,：,：,I,1,

43、顯,顯。,圖,圖2-4,給,給出,了,了元,素,素的,第,第一,電,電離,能,能數(shù),據(jù),據(jù)和,其,其周,期,期性,。,。,圖2-4,元,元,素,素第,一,一電,離,離能,的,的周,期,期性,,,3.,元,元,素,素的,電,電子,親,親和,能,能,元素,的,的原,子,子結(jié),合,合電,子,子的,難,難易,，,，可,用,用電,子,子親,和,和能,來(lái),來(lái)衡,量,量。,使,使某,元,元素,一,一個(gè),基,基態(tài),的,的氣,態(tài),態(tài)原,子,子獲,得,得一,個(gè),個(gè)電,子,子成,為,為一,價(jià),價(jià)負(fù),離,離子,時(shí),時(shí)所,釋,釋放,的,的能,量,量，,稱(chēng),稱(chēng)為,該,該元,素,素的,電,電子,親,親和,能,能，,常,常用

44、,E,ea,表示,，,，即,：,：,,,已有,的,的數(shù),據(jù),據(jù)仍,可,可大,致,致地,看,看出,它,它們,的,的變,化,化特,點(diǎn),點(diǎn)。,活,活潑,的,的非,金,金屬,元,元素,一,一般,具,具有,較,較高,的,的電,子,子親,和,和能,（,（較,大,大的,負(fù),負(fù)值,）,），,表,表明,它,它們,易,易于,獲,獲得,電,電子,成,成為,負(fù),負(fù)離,子,子，,而,而活,潑,潑的,金,金屬,元,元素,電,電子,親,親和,能,能較,小,小，,表,表明,它,它們,難,難于,獲,獲得,電,電子,形,形成,負(fù),負(fù)離,子,子。,,,4.,元,元,素,素的,電,電負(fù),性,性,電負(fù),性,性是,指,指元,素,素的,原

45、,原子,，,，在,分,分子,中,中吸,收,收電,子,子的,能,能力,，,，常,記,記作,χ，,化學(xué),家,家鮑,林,林以,氟,氟原,子,子電,負(fù),負(fù)性,為,為,4.0,，并,根,根據(jù),熱,熱化,學(xué),學(xué)的,數(shù),數(shù)據(jù),和,和分,子,子的,鍵,鍵能,，,，比,較,較各,元,元素,原,原子,吸,吸引,電,電子,的,的能,力,力，,得,得到,了,了其,他,他元,素,素的,相,相對(duì),電,電負(fù),性,性，,如,如表,2-9,所示,。,。元,素,素的,電,電負(fù),性,性數(shù),值,值愈,大,大，,表,表示,原,原子,在,在分,子,子中,吸,吸引,電,電子,的,的能,力,力愈,強(qiáng),強(qiáng)，,即,即非,金,金屬,性,性越,強(qiáng),

46、強(qiáng)。,可,可以,看,看出,：,：在,周,周期,系,系中,每,每一,周,周期,元,元素,從,從左,到,到右,有,有效,核,核電,荷,荷逐,漸,漸增,大,大，,原,原子,半,半徑,逐,逐漸,減,減小,，,，原,子,子在,分,分子,中,中吸,引,引電,子,子的,能,能力,逐,逐漸,增,增加,，,，因,而,而元,素,素電,負(fù),負(fù)性,逐,逐漸,變,變大,，,，元,素,素的,非,非金,屬,屬性,也,也逐,漸,漸增,強(qiáng),強(qiáng)。,對(duì),對(duì)主,族,族元,素,素從,上,上至,下,下隨,著,著原,子,子半,徑,徑增,大,大電,負(fù),負(fù)性,逐,逐漸,減,減小,，,，元,素,素的,非,非金,屬,屬性,依,依次,減,減小,。,

47、。副,族,族元,素,素的,電,電負(fù),性,性變,化,化規(guī),律,律不,明,明顯,；,；一,般,般說(shuō),來(lái),來(lái)，,金,金屬,元,元素,的,的電,負(fù),負(fù)性,在,在,2.0,以下,，,，非,金,金屬,元,元素,的,的電,負(fù),負(fù)性,在,在,2.0,以上,。,。,,,2．4,原,原子,的,的結(jié),合,合鍵,各種,材,材料,都,都是,由,由不,同,同元,素,素的,原,原子,、,、離,子,子或,分,分子,結(jié),結(jié)合,而,而成,。,。原,子,子、,離,離子,或,或分,子,子間,的,的結(jié),合,合力,稱(chēng),稱(chēng)為,結(jié),結(jié)合,鍵,鍵。,原,原子,的,的結(jié),合,合鍵,對(duì),對(duì)材,料,料的,性,性能,影,影響,很,很大,。,。根,據(jù),

48、據(jù)結(jié),合,合力,的,的強(qiáng),弱,弱可,把,把結(jié),合,合鍵,分,分成,兩,兩大,類(lèi),類(lèi)：,,一次,鍵,鍵——,結(jié),結(jié)合,力,力較,強(qiáng),強(qiáng)，,包,包括,離,離子,鍵,鍵、,共,共價(jià),鍵和,金,金屬,鍵,鍵。,二次,鍵,鍵——,結(jié),結(jié)合,力,力較,弱,弱，,包,包括,范,范德,華,華鍵,和,和氫,鍵,鍵。,,,2．4．1,一,一次,鍵,鍵,1．,離,離子,鍵,鍵,金屬,元,元素,其,其原,子,子最,外,外層,有,有少,數(shù),數(shù)價(jià),電,電子,，,，容,易,易逸,出,出；,而,而非,金,金屬,原,原子,的,的外,殼,殼層,缺,缺少,1~2,個(gè)電,子,子。,當(dāng),當(dāng)這,兩,兩類(lèi),原,原子,結(jié),結(jié)合,時(shí),時(shí)，,金

49、,金屬,原,原子,的,的外,層,層電,子,子轉(zhuǎn),移,移到,非,非金,屬,屬原,子,子外,殼,殼層,上,上，,使,使兩,者,者都,得,得到,穩(wěn),穩(wěn)定,的,的電,子,子結(jié),構(gòu),構(gòu)，,從,從而,降,降低,了,了體,系,系的,能,能量,。,。此,時(shí),時(shí)，,金,金屬,原,原子,和,和非,金,金屬,原,原子,分,分別,形,形成,正,正離,子,子和,負(fù),負(fù)離,子,子。,正,正、,負(fù),負(fù)離,子,子由,靜,靜電,引,引力,相,相互,吸,吸引,，,，使,原,原子,結(jié),結(jié)合,在,在一,起,起，,這,這就,是,是離,子,子鍵,，,，如,圖,圖,2-5,所示。,圖2-5,離,離子鍵(,a),和離子晶,體,體(,b),,

50、,離子鍵的,結(jié),結(jié)合力很,大,大，因此,離,離子晶體,的,的硬度高,，,，強(qiáng)度大,，,，熱膨脹,系,系統(tǒng)小，,但,但脆性,大,大。離子,鍵,鍵中很難,產(chǎn),產(chǎn)生可以,自,自由運(yùn)動(dòng),的,的電子，,所,所以離子,晶,晶體都是,良,良好的絕,緣,緣體。在,離,離子鍵結(jié),合,合中，由,于,于離子的,外,外層電子,比,比較牢固,地,地被束縛,，,，可見(jiàn)光,的,的能量一,般,般不足以,使,使其受激,發(fā),發(fā)，因而,不,不吸收可,見(jiàn),見(jiàn)光，典,型,型的離子,晶,晶體是無(wú),色,色透明的,。,。陶瓷材,料,料原子間,的,的結(jié)合鍵,以,以離子鍵,為,為主，其,具,具有上述,的,的主要性,能,能特,點(diǎn)。,離子鍵特,點(diǎn),

51、點(diǎn),,,2. 共,價(jià),價(jià)鍵,相鄰原子,間,間可以共,用,用價(jià)電子,形,形成滿(mǎn)殼,層,層的方式,來(lái),來(lái)達(dá)到穩(wěn),定,定的電子,結(jié),結(jié)構(gòu)。這,種,種由共用,價(jià),價(jià)電子對(duì),產(chǎn),產(chǎn)生的結(jié),合,合鍵叫共,價(jià),價(jià)鍵[圖2-6（,a）]。,金剛石為,最,最具有代,表,表性的共,價(jià),價(jià)晶體，,其,其結(jié)構(gòu)見(jiàn),圖,圖2-6,（,（,b）。,金剛石由,碳,碳原子組,成,成，每個(gè),碳,碳原子的4個(gè)價(jià)電,子,子與周?chē)?的,的4個(gè)碳,原,原子共有,，,，形成4,個(gè),個(gè)共價(jià)健,，,，達(dá)到穩(wěn),定,定的電子,結(jié),結(jié)構(gòu)。,圖2-6,共,共價(jià)健(,a),和共價(jià)晶,體,體(,b),,,共價(jià)鍵特,點(diǎn),點(diǎn),共價(jià)結(jié)合,時(shí),時(shí)由于電,子,子對(duì)

52、之間,的,的強(qiáng)烈排,斥,斥力，使,共,共價(jià)鍵具,有,有明顯的,方,方向性。,由,由于方向,性,性，不允,許,許改變?cè)?子,子間的相,對(duì),對(duì)位置，,所,所以材料,不,不具塑性,且,且比較堅(jiān),硬,硬，像金,剛,剛石就是,世,世界上最,堅(jiān),堅(jiān)硬的物,質(zhì),質(zhì)之一。,共,共價(jià)鍵的,結(jié),結(jié)合力很,大,大，熔點(diǎn),高,高，沸點(diǎn),高,高和揮發(fā),性,性低。硅,、,、鍺、錫,等,等元素也,可,可構(gòu)成共,價(jià),價(jià)晶體。,屬,屬于共價(jià),晶,晶體的還,有,有,SiC、Si,3,N,4,、BN,等化合物,。,。,,,3. 金,屬,屬鍵,原子很容,易,易丟失其,價(jià),價(jià)電子而,成,成為正離,子,子。被丟,失,失的價(jià)電,子,子不為

53、某,個(gè),個(gè)或某兩,個(gè),個(gè)原子所,專(zhuān),專(zhuān)有或共,有,有，而是,為,為全體原,子,子所公有,。,。這些公,有,有化的電,子,子叫做自,由,由電子，,它,它們?cè)谡?離,離子之間,自,自由運(yùn)動(dòng),，,，形成所,謂,謂電子氣,。,。正離子,在,在三維空,間,間或電子,氣,氣中呈高,度,度對(duì)稱(chēng)的,規(guī),規(guī)則分布,。,。正離子,和,和電子氣,之,之間產(chǎn)生,強(qiáng),強(qiáng)烈的靜,電,電吸引力,，,，使全部,離,離子結(jié)合,起,起來(lái)。這,種,種結(jié)合力,就,就叫做金,屬,屬鍵。,圖2-7,金,金屬鍵(,a),和金屬晶,體,體(,b),,,金屬,鍵特點(diǎn),在金屬晶,體,體中，價(jià),電,電子彌漫,在,在整個(gè)體,積,積內(nèi)，所,有,有的金

54、屬,離,離子皆處,于,于相同的,環(huán),環(huán)境之中,，,，全部離,子,子(或原,子,子)均可,被,被看成是,具,具有一定,體,體積的圓,球,球，所以,金,金屬鍵無(wú),所,所謂飽和,性,性和方向,性,性。,,金屬由金,屬,屬鍵結(jié)合,，,，因此金,屬,屬具有下,列,列特性：,① 良好,的,的導(dǎo)電性,和,和導(dǎo)熱性,。,。,② 正的,電,電阻溫度,系,系數(shù)，即,隨,隨溫度升,高,高電阻增,大,大。,③ 金屬,中,中的自由,電,電子能吸,收,收并隨后,輻,輻射出大,部,部分投,射到表面,的,的光能，,所,所以金屬,不,不透明并,呈,呈現(xiàn)特有,的,的,金屬光澤,。,。,④ 金屬,鍵,鍵沒(méi)有方,向,向性，原,子,子

55、間也沒(méi),有,有選擇性,，,，所以,在受外力,作,作用而發(fā),生,生原子位,置,置的相對(duì),移,移動(dòng)時(shí)，,結(jié),結(jié),合鍵不會(huì),遭,遭到破壞,，,，使金屬,具,具有良好,的,的塑性變,形,形,能力，金,屬,屬材料的,強(qiáng),強(qiáng)韌性好,。,。,,,2．4．2．二次,鍵,鍵,原子或分,子,子本身已,具,具有穩(wěn)定,的,的電子結(jié),構(gòu),構(gòu)，如已,具,具有穩(wěn)定,電,電子殼層,的,的惰性氣,體,體元素，,它,它們的結(jié),合,合不是依,靠,靠電子的,得,得失或共,享,享，而是,借,借原子之,間,間的偶極,吸,吸引力結(jié),合,合而成，,這,這就是二,次,次鍵。,,,1. 范,德,德華鍵,原子正負(fù),電,電荷中心,會(huì),會(huì)出現(xiàn)瞬,時(shí),

56、時(shí)不重合,，,，使一端,帶,帶正電，,另,另一端帶,負(fù),負(fù)電，形,成,成一個(gè)偶,極,極矩。當(dāng),原,原子或分,子,子互相靠,近,近時(shí)，一,個(gè),個(gè)原子的,偶,偶極矩將,會(huì),會(huì)影響另,一,一個(gè)原子,內(nèi),內(nèi)電子的,分,分布，電,子,子密度在,靠,靠近第一,個(gè),個(gè)原子的,正,正電荷處,更,更高些，,這,這樣使兩,個(gè),個(gè)原子相,互,互靜電吸,引,引，使之,結(jié),結(jié)合在一,起,起。這種,由,由原子（,或,或分子、,原,原子團(tuán)）,的,的偶極吸,引,引力產(chǎn)生,的,的結(jié)合鍵,稱(chēng),稱(chēng)為范德,華,華鍵，見(jiàn),圖,圖2-8,。,。,,,范德華鍵,特,特點(diǎn),范德華鍵,力,力遠(yuǎn)低于,上,上述三種,化,化學(xué)鍵。,因,因此，由,范

57、,范德華鍵,結(jié),結(jié)合的固,體,體材料熔,點(diǎn),點(diǎn)低、硬,度,度也很低,，,，因無(wú)自,由,由電子而,有,有良好的,絕,絕緣性。,高,高分子材,料,料大分子,內(nèi),內(nèi)的原子,之,之間為共,價(jià),價(jià)鍵結(jié)合,，,，而大分,子,子與大分,子,子之間的,結(jié),結(jié)合則為,范,范德華鍵,。,。,2-8,范,范德,華,華鍵,,,2.,氫鍵,氫鍵與,范,范德華,鍵,鍵一樣,，,，也是,靠,靠原子,（,（或分,子,子、原,子,子團(tuán)）,的,的偶極,吸,吸引力,結(jié),結(jié)合起,來(lái),來(lái)的，,只,只是氫,鍵,鍵中氫,原,原子起,了,了關(guān)鍵,作,作用。,,,2．4,．,．3,混,混合鍵,大部分,材,材料的,原,原子結(jié),合,合鍵往,往,往

58、是不,同,同鍵的,混,混合。,例如：,金,金鋼石,（,（4,A,族,C）,具有單,一,一的共,價(jià),價(jià)鍵，,而,而同族,元,元素的,Si、Ge、Sn,元素的,結(jié),結(jié)合是,共,共價(jià)鍵,與,與金屬,鍵,鍵的混,合,合，金,屬,屬鍵的,比,比例按,此,此順序,遞,遞增，,到,到,Pb,時(shí)，由,于,于電負(fù),性,性已很,低,低，成,為,為完全,的,的金屬,鍵,鍵結(jié)合,。,。,金屬主,要,要是金,屬,屬鍵，,但,但也會(huì),出,出現(xiàn)一,些,些非金,屬,屬鍵，,如,如過(guò)渡,族,族元素,（,（特別,是,是高熔,點(diǎn),點(diǎn)過(guò)渡,族,族金屬,W、Mo,等）的,原,原子結(jié),合,合中也,會(huì),會(huì)出現(xiàn),少,少量的,共,共價(jià)結(jié),合,

59、合，這,正,正是過(guò),渡,渡金屬,具,具有高,熔,熔點(diǎn)的,內(nèi),內(nèi)在原,因,因。,,,陶瓷化,合,合物中,常,常出現(xiàn),離,離子鍵,與,與共價(jià),鍵,鍵混合,的,的情況,。,。表,2-10,給出了,某,某些陶,瓷,瓷化合,物,物中混,合,合鍵的,相,相對(duì)比,例,例,。,,表2-10,某,某些陶,瓷,瓷化合,物,物的混,合,合鍵特,征,征,化合物,,結(jié)合原子對(duì),,電負(fù)性差,,離子鍵比例,/%,共價(jià)鍵比例,/%,,,MgO Mg-O 2.13 68 32,Al,2,O,3,Al-O 1.83

60、 57 43,SiO,2,Si-O 1.54 45 55,,Si,3,N,4,Si-N 1.14 28 72,,SiC Si-C 0.65 10 90,,,2.2.4,結(jié),結(jié)合鍵,的,的本質(zhì),及,及原子,間,間距,圖2-10,雙,雙原子,作,作用模,型,型,,,2．

61、4,．,．5,結(jié),結(jié)合鍵,與,與性能,1.,物,物理性,能,能,熔點(diǎn)的,高,高低代,表,表了材,料,料穩(wěn)定,性,性的程,度,度。物,質(zhì),質(zhì)加熱,時(shí),時(shí)，當(dāng),熱,熱振動(dòng),能,能足以,破,破壞相,鄰,鄰原子,間,間的穩(wěn),定,定,結(jié)合時(shí),，,，便會(huì),發(fā),發(fā)生熔,化,化，所,以,以熔點(diǎn),與,與鍵能,值,值有較,好,好的對(duì),應(yīng),應(yīng)關(guān)系,。,。由表,2-11,可見(jiàn),：,表2-11,不,不同材,料,料的鍵,能,能和熔,鍵型,,物質(zhì),,鍵能,,熔點(diǎn),,鍵型,,物質(zhì),,鍵能,,熔點(diǎn),,KJ,·,mol,-1,,℃,,KJ,·,mol,-1,,℃,,離子,,NaCl,MgO,640,1000,801,2800,金

62、屬,,Fe,W,406,849,1538,3410,共價(jià),,Si,C(,金剛石,),450,713,1410,>3550,范德華,,Ar,Cl,2,,7.7,3.1,-189,-101,金屬,,Hg,Al,68,324,-39,660,氫鍵,,NH,3,H,2,O,35,51,-78,0,,,各鍵特,點(diǎn),點(diǎn)比較,共價(jià)鍵,、,、離子,鍵,鍵化合,物,物的熔,點(diǎn),點(diǎn)較高,，,，其中,純,純共價(jià),鍵,鍵的金,剛,剛石具,有,有最高,的,的熔點(diǎn),，,，金屬,的,的熔點(diǎn),相,相對(duì)較,低,低，這,是,是陶瓷,材,材料比,金,金屬具,有,有更高,熱,熱穩(wěn)定,性,性的根,本,本原因,。,。,,,大多數(shù),金,金

63、屬有,高,高的密,度,度，如,鉑,鉑、鎢,、,、金的,密,密度達(dá),到,到工程,材,材料中,的,的最高,值,值。金,屬,屬的高,密,密度有,兩,兩個(gè)原,因,因：,第一，,金,金屬元,素,素有較,高,高的相,對(duì),對(duì)原子,質(zhì),質(zhì)量；,第二，,金,金屬鍵,沒(méi),沒(méi)有方,向,向性；,所以金,屬,屬原子,總,總是趨,于,于密集,排,排列，,常,常得到,簡(jiǎn),簡(jiǎn)單的,原,原子密,排,排結(jié)構(gòu),。,。相反,，,，對(duì)于,離,離子鍵,或,或共價(jià),鍵,鍵結(jié)合,的,的情況,，,，原子,排,排列不,可,可能很,致,致密，,共,共價(jià)結(jié),合,合時(shí)，,相,相鄰原,子,子的個(gè),數(shù),數(shù)要受,到,到共價(jià),鍵,鍵數(shù)目,的,的限制,，,，離

64、子,結(jié),結(jié)合則,要,要滿(mǎn)足,正,正、負(fù),離,離子間,電,電荷平,衡,衡的要,求,求，它,們,們的相,鄰,鄰原子,數(shù),數(shù)都不,如,如金屬,多,多，所,以,以陶瓷,材,材料的,密,密度較,低,低。聚,合,合物由,于,于其二,次,次鍵結(jié),合,合，分,子,子鏈堆,垛,垛不緊,密,密，加,上,上組成,原,原子的,質(zhì),質(zhì)量較,小,?。?C,、,H,、,O,），,在工程,材,材料中,具,具有最,低,低的密,度,度數(shù)據(jù),。,。,,此外，,金,金屬鍵,使,使金屬,材,材料具,有,有良好,的,的導(dǎo)電,性,性和導(dǎo),熱,熱性，,而,而由非,金,金屬鍵,結(jié),結(jié)合的,陶,陶瓷、,聚,聚合物,則,則在固,態(tài),態(tài)下不,導(dǎo),導(dǎo)

65、電，,它,它們可,以,以作為,絕,絕緣體,或,或絕熱,體,體在工,程,程上應(yīng),用,用。,,,2.,力,力學(xué)性,能,能,彈性模,量,量是材,料,料應(yīng)力,－,－應(yīng)變,曲,曲線上,彈,彈性變,形,形段的,斜,斜率，,以,以,E,表示之,，,，其意,義,義為：,,,,即,E,相當(dāng)于,發(fā),發(fā)生單,位,位彈性,變,變形所,需,需的應(yīng),力,力?？?把,把原子,結(jié),結(jié)合比,喻,喻成很,多,多小彈,簧,簧的連,結(jié),結(jié)（圖,2-11,）。結(jié),合,合鍵能,是,是影響,彈,彈性模,量,量的主,要,要因素,，,，結(jié)合,鍵,鍵能越,大,大，則,“,“彈簧,”,”越“,硬,硬”，,原,原子之,間,間距離,的,的移動(dòng),所,所

66、需的,外,外力就,越,越大，,即,即彈性,模,模量越,大,大。結(jié),合,合鍵能,與,與彈性,模,模量?jī)?者,者間有,很,很好的,對(duì),對(duì)應(yīng)關(guān),系,系。,,,工程材,料,料的強(qiáng),度,度與結(jié),合,合鍵能,也,也有一,定,定的聯(lián),系,系，一,般,般來(lái)說(shuō),，,，結(jié)合,鍵,鍵能高,的,的，強(qiáng),度,度也高,一,一些,;,材料的,塑,塑性與,結(jié),結(jié)合鍵,類(lèi),類(lèi)型有,關(guān),關(guān)，金,屬,屬鍵賦,予,予材料,良,良好的,塑,塑性，,而,而離子,鍵,鍵、共,價(jià),價(jià)鍵結(jié),合,合，使,塑,塑性變,形,形困難,，,，所以,陶,陶瓷材,料,料的塑,性,性很差,。,。,圖2-11,原,原子間,結(jié),結(jié)合力,性,性質(zhì)的,模,模型,,,小結(jié),(一),原子由,質(zhì),質(zhì)子、,中,中子和,電,電子三,種,種粒子,構(gòu),構(gòu)成。,原,原子核,帶,帶正電,荷,荷，通,過(guò),過(guò)靜電,吸,吸引，,將,將帶負(fù),電,電荷的,電,電子束,縛,縛在其,周,周?chē)?從,從整體,看,看，原,子,子是電,中,中性的,。,。原子,核,核直徑,很,很小，,但,但原子,質(zhì),質(zhì)量大,部,部分集,中,中在原,子,子核內(nèi),；,；電子,占,占據(jù)了,幾,幾乎所,有,有原子,體,體