2.2 共价结合、金属性结合

nullnull分子轨道的波函数可以选原子波函数的线性组合通常称 ψ＋ 为成键态, ψ－ 为反键态null正是由于 Hab<0, 使得成键态能量相对于ε0 降低了物理原因是电子云密集在两个核之间同时受两个核的库仑吸引作用的结果成键态上可以填充正、反自旋的两个电子, 所以 A 、B 的 φA 和 φB 态上各只有一个电子时, 两个电子可以同时填充在成键态上, 自旋取相反方向, 使体系能量下降null这样一对为两个原子所共有的自旋相反配对的电子结构称为共价键null共价结合有两个基本特征：饱和性和方向性2. 共价结合的特点“饱和性”是指一个原子只能形成一定数目的共价键, 因此依靠共价键只能和一定数目的其它原子相结合共价键只能由未配对的电子形成 氢原子和氦原子的对比： 氢原子中的 1s 电子未配对 氦原子的两个 1s 电子已配对, 不能形成共价键null 价电子壳层如果不到半满, 所有的电子都可以是不配对的, 能形成共价键的数目与价电子数相等;它们的价电子壳层共包含 8 个量子态, 半满或超过半满时, 未配对的电子数取决于未填充的量子态, 因此等于 8－N 超过半满时, 能形成的共价键数目少于价电子的数目Ⅳ 族至 Ⅶ 族的元素靠共价键结合, 共价键的数目符合 8－N 定则, N 指价电子的数目null“方向性”是指原子只在特定的方向上形成共价键根据共价键的量子理论，共价键的强弱决定于形成共价键的两个电子轨道相互交叠的程度 p 态的价电子云具有哑铃的形状，因此在对称轴的方向上形成共价键Hab 是重叠积分, 只是 φA 和 φB 均不为零的区域对积分才有贡献, 因此一个原子是在价电子波函数最大的方向上形成共价键null由于共价键的方向性，原子在形成共价键时，可以发生“轨道杂化” 碳原子的基态电子组态是1s²2s²2p², n=2 的壳层有4 个电子, 其中 s 壳层两个电子自旋反平行已饱和, p 壳层可容纳 6 个电子, 尚缺 4 个金刚石中的共价键不是以上述碳原子的基态为基础的, 而是由 2s 和 2p 波函数组成新的电子状态组成实际情况是，金刚石中每个碳原子与 4 个近邻以共价键结合null这些“杂化轨道”的特点是它们的电子云分别集中在四面体的 4 个顶角方向null杂化需要一定的能量，但是杂化后成键的数目多了，成键能力更强了电子从 2s→2p 需 4 eV， 形成共价键时，能量降低 7.6 eV形成共价键时能量的下降足以补偿轨道杂化的能量null2.4 经过 sp3 杂化后形成的共价键, 其方向沿立方体的四条对角线, 求共价键之间的夹角。null3. 共价键: 异类原子若 A 原子和 B 原子为不同种原子, VA 与 VB 不同, εA ≠εB (设εA >εB) . 仍采用分子轨道法, 约化为单电子方程选取分子轨道波函数为原子轨道的线性组合λ 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 示不同原子波函数组合成分子轨道波函数时的权重因子, 在 A、B 为不同原子时, |λ|≠1null分别乘以 φA* 和 φB* 后积分, 利用与前面相似有null改写为由系数行列式为零得相应地null当 A、B 为异类原子时, 所形成的共价键在两个原子之间是不均衡的在这种情况下，所形成的共价键包含有离子键的成分，或者说这种情况下的结合是采取共价结合与离子结合之间的过渡形式nullⅢ－Ⅴ族化合物 GaAs, 它们的离子实分别为带有 +3q 和 +5q 的离子 Ga3+ 和 As5- , 每一对 Ga 和 As 有 8 个价电子若为完全的离子结合, Ga 原子的 3 个价电子转移到 As 原子: Ga3+As-3若为完全的共价结合, 共价键上的每对原子均分在两个近邻原子上, 这意味着 Ga 原子有一个负电荷, As 原子有一个正电荷: Ga-1As+1实际情况介于二者之间null可引入有效离子电荷 q* (以电子电荷为单位), Ga 原子的 q* 肯定介于－1 和 +3 之间用成键态波函数讨论有效离子电荷波函数 ψ＝c(φA +λφB) 意味着在 A 原子和 B 原子上电子的几率 PA 和 PB 分别为null因此对于Ⅲ族原子（即 B 原子）, 有效离子电荷为对于Ⅴ族原子（即 A 原子）, 有效离子电荷为原则上，如果能求出λ的值就可以得到有效离子电荷的数值，也可以用实验来测定nullnull4. 电离度(ionicity)通常引入电离度来描述共价结合中离子性的成分有三种不同标度电离度的方式nullpA、pB 分别表示电子在原子 A 和原子 B 上的几率 f i 数值越大, 表明离子性越强nullxA、xB 分别表示原子 A 和原子 B 的负电性定义的根据电离度的大小依赖于 xA 与 xB 之差;xA 与 xB 之差很大时，f i 应趋向于 1;A-B 键与 B-A 键应有相同的电离度[因而应为（xA - xB ）的偶次幂函数]null把成键态与反键态之间的能量间隙 Eg 看成是共价结合成分的贡献 Eh 与离子结合成分的贡献 C的总合, 有关系Eh 和 C 可以从光学系数的实验结果中分析得到f i 也是介于 0 与 1 之间前面的分析中 Eh＝2V2，C=2V3； Phillips从实验结果的分析中得到 Eh 和 C 的值null哪一种标度方式更合理，要看那种标度方式能更好的反映出固体的性质随离子性变化的规律性固体的很多性质，如晶体结构、结合能、能带模型中的参数，都随电离度而变化Phillips 的标度方式对于四面体配置的半导体 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 是特别合适的fi >0.785, 晶体取 6 配位的 NaCl 结构 fi <0.785, 晶体取 4 配位的闪锌矿结构null ANB8-N 晶体的 Eh 和 Cfi =0.785 把四配位和六配位晶体分开null2.5 假设 Ⅲ-Ⅴ族化合物中, Ⅲ族、Ⅴ族原子都是电中性的 (q*=0), 求出其电离度 fi . 由 q*=0 得到 λ2＝3/5,从而有：nullHohenberg, Kohn, Sham 发展了局域密度泛函理论在这个理论基础上对各类半导体金属材料的结合能、晶格常数、体变模量做了计算, 与实验符合的相当好, 成为电子理论的一项重要成就null一对为两个原子所共有的自旋相反配对的电子结构称为共价键共价结合有两个基本特征：饱和性和方向性 杂化轨道异类原子所形成的共价键在两个原子之间是不均衡的：有效离子电荷电离度的三种定义：Coulson、Pauling、Phillips§2-2 共价结合 小 结null§2-3 金属性结合金属性结合的基本特点是电子的“共有化”结合成晶体, 原来的价电子转变为在整个晶体内运动, 它们的波函数遍及于整个晶体一方面是由共有化价电子形成的负电子云, 另一方面是浸在这个负电子云中的带正电的各原子实金属的结合作用在很大程度上是由于金属中价电子的动能与自由原子相比有所降低的缘故null负电子云和正离子实之间存在库仑相互作用，显然体积愈小负电子云愈密集，库仑相互作用的库仑能愈低，表现了把原子聚合起来的作用晶体的平衡是依靠一定的排斥作用与以上库仑吸引作用相抵。排斥作用有两个来源：当体积缩小时，共有化价电子密度增加的同时，它们的动能将增加， 根据 Thomas-Fermi 统计方法，动能正比于(电子云密度) 2/3 ;当原子实相互接近到它们的电子云发生显著重叠时，产生强烈的排斥作用吸引排斥null金属的特性, 如导电性、导热性、金属光泽, 都是和共有化电子可以在整个晶体内运动相联系的null很多的金属元素采取面心立方或六角密排结构, 它们都是排列最密集的晶体结构, 配位数都是12; 体心立方也是一种比较普通的金属结构, 也有较高的配位数 8金属性结合还有一个重要的特点, 就是 对晶格中原子排列的具体形式没有特殊的要求金属结合可以说首先是一种体积的效应，原子愈紧凑，库仑能就愈低null正是由于金属性结合对原子排列没有特殊要求所以便比较容易造成排列的不规则性一个很重要的特点是一般都具有很大的范性, 可以经受相当大的范性形变, 这是金属广泛用作机械材料的一个重要原因范性是和晶体内部形成原子排列上的不规则性相联系的null离子晶体性脆金属晶体范性大null由于局域密度泛函理论的发展, 对金属的结合性质进行了广泛的研究, 理论计算的晶格常数、结合能和体变弹性模量与实验结果相当一致在对简单金属取得成功之后, 对含 3d 和 4d 电子的过度金属也进行了广泛的研究nullnull金属性结合的基本特点是电子的“共有化”金属的特性，如导电性、导热性、金属光泽，都与共有化电子有关很多的金属元素采取面心立方、六角密排、体心立方等结构，配位数高一个很重要的特点是一般都具有很大的范性§2-3 金属性结合 小 结