第二章第四節(jié)-副本

1、2-4 多原子體系電子的相互作用與穩(wěn)定性多原子體系電子的相互作用與穩(wěn)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? 雜化軌道：原子不同軌道線性組合后的新原子軌道原子不同軌道線性組合后的新原

2、子軌道 雜化后，數(shù)目不變； 空間分布、能級狀態(tài)改變，有利成鍵 雜化軌道與配位原子空間排列的方式2-4 多原子體系電子的相互作用與穩(wěn)定性多原子體系電子的相互作用與穩(wěn)定性 （Electron Interaction and Stability of Polyatomic System) 2-4-1雜化軌道和分子軌道雜化軌道和分子軌道(Hybrid Orbital and Molecular Orbital) 1雜化軌道理論雜化軌道理論2xxdp23xdsp223yxdsp2223yxxddspxyyzxzdddsp33N23CO24SO24SiF 中心原子的雜化軌道中心原子的雜化軌道 配位原子的空

3、間排列配位原子的空間排列 實實 例例 spx spxpy sp3 直 線 形 直 線 形 平 面 三 角 形 四 面 體 形 三 方 雙 錐 形 四 方 錐 形 八 面 體 形 五 方 雙 錐 形 CO2, XeF2 BF3, SO3, SiH4, PF5, SOF4 Sb(C6H5)5 SF6, IF7 組合成分子軌道分子軌道的條件 （1）能量相近； （2）軌道最大重疊； （3）對稱性匹配： 符號相同，為成鍵軌道 符號相反，為反鍵軌道 2分子軌道分子軌道理論 不同原子軌道原子軌道的線性組合 軌道：通過鍵軸，無節(jié)面， 以鍵軸為對稱軸的對稱軌道 如： s-s, s-p， p-p 三種分子軌道：

4、（1）軌道和鍵 鍵：由成鍵電子構(gòu)成的共價鍵 單電子鍵：成鍵軌道1個電子，能量降低=EE1 正常鍵： 成鍵軌道2個電子，能量降低2 三電子鍵：成鍵軌道2個電子，反鍵軌道1 個電子，能量降低 軌道：通過鍵軸，有一個（= 0）節(jié)面 如： py - py ，pz - pz 鍵：由成鍵電子構(gòu)成的共價鍵 （2）軌道和鍵 軌道：通過鍵軸， 有兩個（= 0）的節(jié)面 鍵：由成鍵電子構(gòu)成的共價鍵 分子軌道電子排布 與原子軌道填充三原則相同 （3）軌道和鍵同核雙原子分子的能級和電子排布同核雙原子分子的能級和電子排布 T= 0 K（基態(tài) ground state）時，最高的被電子充滿能級 能量為EF， 以下能級全滿，

5、 以上能級全空。 2-4-2 費(fèi)米能級費(fèi)米能級 (Fermi energy Level)-金屬金屬 費(fèi)米分布費(fèi)米分布(Fermi distribution) ： T0 K時，某些電子受到激發(fā)，移到費(fèi)米能級以上的能級， 達(dá)到平衡的分布 分布函數(shù)：某能級E被電子占據(jù)的幾率只是溫度的函數(shù)11)(TkEEBFeEf 1） T=0，EEF： f（E）=1 EEF： f（E）=0 2） T0，E=EF： f（E）=1/2 填充的幾率為一半 3） T0（很低）EEF： 1/2f（E）1 EEF： 0f（E）1/211)(TkEEBFeEf 3費(fèi)米能（量）： EFEF01（kBT/ EF0）2 / 12 T=

6、0，EF= EF0。故EF0為T=0 K時系統(tǒng)的費(fèi)米能量 T0，EFEF0。 T升高，EF降低 一般溫度（包括室溫左右）：EFEF0（kBT/ EF0僅10-2量級） 費(fèi)米面 即能量值為費(fèi)米能的等能面 （自由電子為球面） 2-4-3 固體中的能帶固體中的能帶 (Energy Band Structures in Solids) 能級分裂能級分裂：n個同種原子接近時，相同的原子能級分裂(split)成 n個能量不同的能級（分子軌道） 能帶能帶 (electron energy band)：許多原子聚集，由許多分子軌道 組成的近乎連續(xù)的能級帶 帶寬帶寬：能帶中最高能級與最低能級的能量差 與原子數(shù)目無關(guān)，僅取決于原子間距，間距小，帶寬大。內(nèi)、外層電子的能量分布 價帶價帶(Valence band)：價電子能級展寬成的能帶 (可滿可不滿) 滿帶滿帶(Filled band)：添滿電子的價帶 空帶空帶(Empty band)：價電子能級以上的空能級展寬成的能帶 導(dǎo)帶導(dǎo)帶(Conduction band)：0 K時最低的可接受被激發(fā)電子的空帶 禁帶禁帶(Band Gaps)：兩分離能帶間的能量間隔，又稱為能隙（Eg） 導(dǎo)導(dǎo) 體體：價帶未填滿；或滿帶與空帶重疊。 絕緣體絕緣體：滿的價帶與空的導(dǎo)帶間的禁帶寬，