多原子体系电子的相互作用与稳定性 Electron.ppt

2-4 多原子体系电子的相互作用与稳定性 （Electron Interaction and Stability of Polyatomic System) What is the Hybrid Orbital of atoms? What is the Molecular Orbital in compounds? What is the Fermi Energy Level in metals? What is the Energy Band Structures in solids? * 原子间距离很大时, 相互作用很小; 距离减小时，斥力和引力以不同的函数形式增大。 2-3-3 原子间距和空间排列 (Interatomic Spacing and Forces) 1. 原子间的距离和作用 (Interatomic Separation and Interaction) （1）a，：平衡间距， 合力F= 0，能量U最低，结合能的负值； （2）a 增大，F为引力，U增大；a 减小，F为斥力，U大大增大。 平衡间距（Equilibrium Spacing）就是斥力和引力相等的距离。 FIGURE 2.8 孤立原子（非键合）的半径——范氏半径 结合原子：原子间作用方式和作用力的不同，a，不同，半径不同 (a) 金属半径：金属键结合的原子距离的一半：a，/ 2 (b) 离子半径：a，= r+ + R- 2 . 原子半径和离子半径 (Atomic Radius and Ionic Radius) 离子价影响离子半径 (c) 共价半径：成键电子云的最大重叠（非球形，多用键长） 单键、双键、三键 温度影响半径 3. 配位数 (Coordination Number)-CN： （影响半径） 大部分工程材料具有多个原子组成的配位团 配位数是一个原子具有的第一邻近（原子或离子）数 （Number of nearest-neighbor atoms） H-1 Mg为6 Si或C为4 影响因素 ①共价，围绕一个原子的共价键数取决于原子的价电子数目 卤族配位数为1；氧族为2。 ②原子的有效堆积，离子化合物具有较高配位数，最常见为6。 元 素 金 属 原 子 离 子 共 价 键 CN 半径(nm) 价 CN 半径 (nm) 键 长 / 2 （nm） 碳 ? ? ? ? 单 键 双 键 三 键 0．077 0．065 0．06 硅 ? ? 4+ 6 4+ 4 0．042 0．038 ? 单 键? 0．117 氧 ? ? 2- 8 2- 6 2- 4 0.042 0.038 0.444 ? 单 键 双 键? 0.075 0.065 氯 ? ? 2- 2 1- 8 1- 6 0.140 0.127 0.181 ? 单 键 ? 0．099 钠 8 0.01875 1+ 6 0.097 ? ? 镁 12 0.161 2+ 6 0.066 ? ? 铝 12 0.1431 3+ 6 3+ 4 0.054 0.046 ? ? 铁 8 12 0.1241 0.127 2+ 6 3+ 6 0.074 0.064 ? ? ? 铜 12 0.1278 1+ 6 0.096 ? ? 1 键长(bond distance): 两相邻原子间达运动平衡时能量最小的距离 金属键和离子键： 无方向性，无键长，三维空间（集体效应）：体积和电荷 共价键：有方向性(和饱和性)，键长为相连原子间的距离，