专题讨论2 化学键.PDF

專題討論 2 化學鍵 2-1 化學鍵的形成 化學鍵： 1. 物質中原子與原子之間或是分子與分子之間的結合力 2. 化學鍵：包括共價鍵、離子鍵、金屬鍵三種。鍵強度：離子鍵＞共價鍵＞金屬 鍵。 (1) 共價鍵：兩結合原子共用電子對形成鍵能約在150 kJ/mol～400 kJ/mol ，由於共 價鍵所共用的電子分布於兩原子核間特定區域，故具有方向性。 (2) 離子鍵：存在於離子物質中陽離子與陰離子間之庫侖引力，鍵能約在150 kJ/mol ～400 kJ/mol 之間 ，不具方向性。 (3) 金屬鍵：在金屬原子間之自由電子所形成，鍵能約為離子鍵與共價鍵的1/3 ，不 具方向性。 (4) 氫鍵：屬於弱化學鍵，鍵能約在5～10kJ/mol 之間，具方向性。 (5) 凡得瓦力：屬於分子與分子間之弱化學鍵，鍵能＜5 kJ/mol ，約共價鍵的 1/100 ，不具方向性。 2-2 金屬鍵與金屬晶體 一、金屬鍵 1. 形成條件：低游離能及低電負度、空價軌域。 2. 鍵之形成：價電子可自由移動，因而形成一片“ 電子海” ，各金屬陽離子浸於電子海 中，各陽離子對負電的電子海之吸引力促使各陽離子接近而形成金屬 鍵。 3. 金屬鍵特性： (1) 金屬鍵無方向性，但它不同於離子鍵，也不同於共價鍵。 (2) 金屬鍵的強度 1決定金屬鍵強弱的因素 u核電荷愈多(原子序愈大) ，則受原子核引力愈大，金屬鍵愈強。  原子半徑愈小，金屬鍵愈強 。 w原子堆積形式 。 2金屬鍵愈強，熔點、沸點及莫耳汽化熱會愈高。 2 – 1 3金屬鍵在週期表中之規律性 u 同週期金屬鍵強度，由左至右漸增，如Na Mg Al 或K Ca Ga  鹼金屬(Li 、Na 、K 、Rb 、Cs) 因晶形皆為體心立方堆積，其金屬鍵強度隨原子 序增加而降低。 w ⅡA 族元素(鹼土族) ，因無一定之晶體之堆積形式，故金屬鍵強度不規則。 5.金屬晶體的特性 (1)有金屬光澤 ：電子在能帶中躍遷，能量變化的覆蓋範圍相當廣泛，放出各種波長的 光, 故大多數呈銀白色。 (2)延展性大 ：此因金屬之層面可滑動，在延展時不會破壞其晶體結構。 二、導體、半導體與絕緣體 物質的導電能力可分為導體、半導體與絕緣體，其差異可由能帶理論解釋之。 Eg: Energy Gap(傳導帶與價帶間之能量間隔) 金屬導體 半導體 Eg 大小 Eg≒0 ，因價帶與傳導帶緊緊鄰靠在一起 Eg 小，較絕緣體為小 1. 價電子極易躍遷至傳導帶，故易導電 供給適當的能量激發電子使其由價帶 導電性 2. 具自由電子(價電子海) 躍遷至傳導帶，即可導電 溫度對導電度 溫度上升，增加金屬原子在晶體中之活 可供給更多的能量予價電子，以便由 之影響 動，妨礙電子之前進，導電度下降 價帶至傳導帶，導電度升高 摻雜對導電度之影 響 造成導電度下降 造成Eg 的下降，可使導電度上升 (Extrinsic conductivity)