2021-2022學年高二物理競賽課件：范德瓦耳斯晶體

1、范德瓦耳斯晶體范德瓦耳斯晶體N個原子所構成晶體的勢能其中：1/2因子：相互作用能為兩個原子共有A12 和 A6：與晶格結構有關的求和項，類似離子結合的馬德隆常數非極性分子晶體中也有晶格常數r0滿足，平衡狀態(tài)體變模量類比離子結合中的分析：利用晶格常數r0和體變模量K，可以推測晶體結合能/內能晶體的結合能分子間作用力的一種一種永久偶極之間的作用力，氫鍵發(fā)生在已經以共價鍵與其它原子鍵合的氫原子與另一個原子之間（X-HY）通常X、Y原子都是電負性較強的原子氫鍵既可以是分子間的，也可以是分子內的鍵能比一般的共價鍵、離子鍵和金屬鍵要小，但強于范德瓦耳斯作用液態(tài)水模擬圖，藍色虛線為分子間氫鍵鄰硝基苯酚，存在

2、分子內氫鍵NH3、H2O、HF存在分子間氫鍵，造成熔點、沸點較同族氫化物的反常升高鄰硝基苯酚存在分子內氫鍵，熔點較存在分子間氫鍵的間硝基苯酚和對硝基苯酚要低氣態(tài)的羧酸常以二聚體形式存在對生物體的重要意義：DNA中兩條鏈的堿基通過氫鍵配對，不同堿基對配對的氫鍵數目不同，使得雙螺旋的堿基配對具有專一性四種晶體結合方式比較晶體類型離子晶體共價晶體金屬晶體分子晶體晶體組成陰離子、陽離子原子原子實、價電子電中性分子晶體結構陰、陽離子盡可能相間排列，配位數較大配位數較低配位數很高分子密堆結合力庫倫吸引力（離子鍵）共價鍵金屬鍵范德瓦耳斯力、氫鍵結合力特性無方向性無飽和性有方向性有飽和性無方向性無飽和性無方向

3、性無飽和性鍵強度中強強中強強各種強度弱四種晶體性質比較晶體類型離子晶體共價晶體金屬晶體分子晶體力學性質強度高，硬度大，脆，無延展性強度高，硬度大，脆，無延展性各種強度，各種硬度，延展性好強度低，硬度小熱學性質熔體內為離子，低膨脹，高熔點熔體內為原子，低膨脹，高熔點各種熔點，導熱性好熔體內為分子，高膨脹，低熔點電學性質絕緣體，熔體導電絕緣體/半導體，熔體不導電良導體，熔體導電絕緣體，熔體不導電光學性質較高折射率，完整晶體多為透明高折射率高反射率，不透明性質為各分子的性質典型舉例氯化鉀金剛石銅、鋁有機分子晶體電離能晶體采取何種結合方式取決于原子束縛電子能力的強弱電離能：正離子 + (-e) 中性原

4、子使中性原子或離子失去一個電子所需要的能量同周期從左向右呈增大趨勢（不是依次增大?。┩髯鍙纳系较鲁蕼p小趨勢親和能：中性原子 + (-e) 負離子中性原子吸收一個電子成為負離子所放出的能量電離能均為正值（吸收能量），親和能有正有負與電離能的變化規(guī)律有何聯系與區(qū)別？HeNeArKrZnCSiVGeFClBrBeMgCaCu綜合考慮了電離能和電子親合能，首先由鮑林提出。電負性數值越大，原子在形成化學鍵時對成鍵電子的吸引力越強。鮑林電負性標度：根據熱化學數據和分子的鍵能，考察AB化合物實際鍵能與理想純共價鍵能的差值，據此確定A、B的電負性差，并指定F的電負性為3.98密立根電負性標度：根據電離能和親

5、和能的平均值建立阿萊電負性標度：以核和成鍵原子的電子靜電作用為基礎建立電負性是用來標志原子得失電子能力的物理量元素電負性的規(guī)律1、周期表由左到右，電負性逐漸增強；2、周期表由上到下，電負性逐漸減弱；3、周期表向下，一個周期內電負性的差別降低；電負性越大/越小，原子越易得/失電子。I AII AIII AIV AV AVI AVII ALiBeBCNOF1.01.52.02.53.03.54.0NaMgAlSiPSCl0.91.21.51.82.12.53.0KCaGaGeAsSeBr0.81.01.51.82.02.42.8I族元素原子對電子束縛較弱，易失電子，呈金屬性結合IV族元素是最典型的

6、共價晶體，如金剛石、單晶硅、鍺、灰錫V、VI、VII族元素先通過共價鍵形成片、原子鏈、環(huán)或雙原子分子，再通過范德瓦耳斯作用結合為分子晶體VIII族稀有氣體具有穩(wěn)定的滿殼層電子結構，由原子直接通過范德瓦耳斯作用結合成分子晶體不同族元素形成化合物，電負性差別越大，成鍵離子性越強；隨著差別減小過渡到共價結合金剛石磷硒溴稀有氣體元素外層軌道填充滿了電子，電離能很高，電子親合能幾乎為零，生成化合物的傾向很小。直到20世紀，化學家都認為稀有氣體化合物不存在，并將這些元素稱為“惰性氣體”。鮑林在1933年時預測，原子序數較大的稀有氣體元素有可能與F和O生成化合物，預言了KrF6和XeF6的存在，提出XeF8

7、可能是個不穩(wěn)定的化合物等。1962年，巴特利特在研究無機氟化物時，發(fā)現強氧化性的六氟化鉑可將O2氧化為O2+。由于O2到O2+的電離能（1165 kJmol1）與Xe到Xe+的電離能相差不大（1170 kJmol1），因此他嘗試用PtF6氧化Xe。結果反應得到了橙黃色的固體，其中包括XeFPtF6和XeFPt2F11。這是第一個制得的稀有氣體化合物。O、Zn的電負性差(2.33)大于O、Co (2.1) 和O、Ni (2.07)的電負性差，小于O、Mn的電負性差(2.43)電負性差較大的結合更穩(wěn)定，較小的更易析出金屬晶體在ZnO中，Mn的存在使得ZnO容易失去O，析出Zn納米晶六邊形的Zn納米晶與ZnO基體的重疊會使得高分辨