本文发布于《高中数理化》,也是踊跃由山东科技出书社出书的《用原子的眼睛看寰宇——中学化学关键学识解读》的一篇。
1.金属键没有方位性,因而金属具备延长性(受外力而变形)。离子键也没有方位性,为甚么离子晶体却不具备延长性呢?
由于金属键没有方位性,当金属的某一部位遭到相对和缓而强壮的外力做历时,其内部金属阳离子的枚举会产生变动,自如电子并不会是以摆脱金属晶体,而是会随之产生挪移,是以金属键不会摧残。故金属多半具备较好的延长性。
离子晶体由阴阳离子依照规律交织聚集而成,跟阳离子最相近的离子都是电性与之相悖的阴离子,反之亦然。如此孕育了独特褂讪的组织样式(下图左)。
当离子晶体部分遇到霎时外力做历时,邻近两层离子互相产生相对位移的霎时,不行防止地使电荷同性的离子间间隔变小,霎时排挤力陡增(下图右),致使互相阔别而分割开来。
故离子晶体有脆性,而无韧性(延长性)。
2.既然立方面心、六方最密聚集空间哄骗率高、最为褂讪,为甚么还会有体心立方(如碱金属)等聚集方法理论存在呢?
影响晶体中粒子聚集方法的成分有不少,尽管金属这类也许把金属阳离子看做等径圆球的晶体也不不同。除宏观上的空间哄骗率除外,尚有温度(它影响阳离子在晶格上的振荡幅度、自如电子的疏通速度等)。
单从空间哄骗率看,关于任何金属晶体而言,尽管是面心立方或六方是最高的,晶体也应是最褂讪的存在体例。
但不同金属离子、以及此中所含自如电子的疏通状况,在较低温度下,它呈最密聚集方法(最褂讪),但跟着温度的抬高,内部阳离子振荡幅度加大以及自如电子疏通愈加重烈,增大了对空间的须要,因而就会变化成立方体心、以至容易立方等空间哄骗率相对较低的聚集方法。
从宏观上看,固体的体积也会响应增大,也便是“热胀冷缩”局势。
由于影响金属晶格的成分不少,上述解析并不确定恰当一齐金属。好比,铁的晶体常温下为体心立方,抬高到确定温度时,它反而会产生体积萎缩,响应的晶格变成面心立方聚集。
3.为甚么晶胞确定若是平行六面体?像蜂巢那样不也也许“无缝对接”吗?
晶胞是人们为研讨晶体组织而创做的观点。从其界说“经过平移并置也许组成全面晶体的最小组织单元”可知,在平面空间内,晶胞确定得是平行六面体,如立方体等。
若简化为平面组织,所谓“二维晶胞”,则确定是平行四边形组织。
像蜂巢那样的六棱柱形组织,尽管看上去好似也许孕育“无缝对接”的整块晶体,但它却不也许知足“经过平移并置孕育齐全无缝的晶体组织”这一前提。
为简化明白,让咱们以平面晶胞为例做一解释:
上图中,ABCD是一个二维晶胞,它顺着本身的四条边方位平移,也许并置孕育全面晶体,实线、虚线四边形之间不会留住漏洞。
而六边形abcdef则不是一个晶胞,由于它经过平移、并置不行能孕育缜密无缝的完备平面。
4.怎么明白石墨层间宏观做使劲的实质?
石墨是一种组织独特特其它晶体,正常教科书里称之为“搀和型晶体”,由于它呈层状组织,“层内相邻碳原子间以共价键联结,而层间做使劲则是范德华力”。
本来,这类对石墨“层间做使劲属于范德华力”的明白,不过容易地从其强度来讲的。咱们也许从不同的角度来看石墨晶体内层与层之间的做使劲。
组成石墨的碳原子都选用sp2杂化方法,层内共价键由sp2杂化轨道孕育,因sp2杂化轨道比sp3杂化轨道更短,故石墨晶体中层内共价键比金刚石的sp3-sp3键还要强(石墨熔点高于金刚石也许解释这一点)。
那末,石墨中没有介入杂化的谁人p轨道用来做甚么呢?
它含有一个单电子,类比稠环芳烃的组织,咱们也许以为统一层内碳原子的一齐未杂化p轨道之间产生共轭,孕育一个“超大范围的π键”,那些p电子在这个“超等大π键”内具备离域效应,因而石墨在各层平行的方位具备极好的导电性,而与之笔直方位的导电技能则弱多了,此谓晶体的“各向异性”。
其它,从石墨可导电这一究竟看,石墨晶体内的这类层间做使劲,也显示出金属键的特色——各层的碳原子带有正电荷,相当于金属阳离子,而层间大π键的离域电子则相当于自如电子。
王笃年