金屬鍵 氫鍵 分子間作用力
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金屬鍵 氫鍵 分子間作用力. 金屬鍵. 金屬鍵的形成 . 特性 金屬的能量帶理論 導體 . 半導體與絕緣體. 金屬鍵. 意義 : 合金或金屬晶體中 , 將兩個或更多的金屬原子結合在一起的一種吸引力 金屬鍵的 形成 :. 金屬鍵的 本質 : 什麼是“電子海” (electron-sea)? 金屬原子本 身於晶體中可視為陽離子 , 被自由移動的價電子所包圍 , 這些自由移動的價電子就稱為電子海. 金屬鍵. 形成條件 : 1. 低游離能及低電負度 使金屬原子之價電子容易游離而自由運動 2. 空價軌域 金屬原子能接受鄰近原子之價電子且價電子可 - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
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金屬鍵
氫鍵
分子間作用力
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金屬鍵的形成 . 特性
金屬的能量帶理論
導體 . 半導體與絕緣體
金屬鍵
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•意義 : 合金或金屬晶體中 , 將兩個或更多的金屬原子結合在一起的一種吸引力
•金屬鍵的形成 :
金屬鍵
•金屬鍵的本質 : 什麼是“電子海” (electron-sea)?
金屬原子本 身於晶體中可視為陽離子 , 被自由移動的價電子所包圍 , 這些自由移動的價電子就稱為電子海 .
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•形成條件 :
1. 低游離能及低電負度 使金屬原子之價電子容易游離而自由運動
2. 空價軌域 金屬原子能接受鄰近原子之價電子且價電子可
任意進出任一原子
金屬鍵
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•金屬鍵的特性 : 無方向性•金屬鍵的強度 :
1. 金屬鍵能為離子鍵或共價鍵的 1/3
2. 價電子數多 . 原子半徑小 , 鍵能越強 同週期 :Na<Mg<Al
IA 族 :Li>Na>K>Rb>Cs
(IIA 族堆積形式不同 , 金屬鍵強度不同 )
3. 金屬鍵越強 , 熔點 . 沸點 . 莫耳汽化熱越高
金屬鍵
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金屬元素的莫耳汽化熱及沸點元素
莫耳汽化熱
kcal/ mole
沸點℃
元素
莫耳汽化熱
kcal/ mole
沸點℃
元素
莫耳汽化熱
kcal/ mole
沸點℃
Li 32.2 1330 Be 50.4 2475 B 128.8 3925
Na 21.3 889 Mg 30.8 1117 Al 70.2 2450
K 18.5 757 Ca 35.8 1490 Ga 61.2 2535
Rb 16.5 701 Sr 33.2 1370 In 54.1 2050
Cs 15.8 685 Ba 36.1 1638 Ti 38.7 1467
金屬鍵
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•金屬晶體的特性
1. 有金屬光澤
2. 有延展性
3. 加入其他金屬 , 硬度變大
金屬鍵
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•金屬能量帶理論金屬晶體中 , 因原子間的相互作用而使軌域組合形成n 個價分子軌域來容納 n 個原子的價電子 , 由於價分子軌域間的能量接近且密集 , 能夠形成一個能量帶
金屬鍵
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•價帶 (valance band) :價電子所佔有的能量帶。
傳導帶 (conduction band) :未被價電子所佔有的能量帶,其能階較價帶高,只有在傳導帶的電子才可隨外加電場而移動。
金屬鍵
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•導體 . 半導體與絕緣體
Eg: 能帶差
Eg
金屬Eg~0
半導體Eg 小
絕緣體Eg 大
價帶
傳導帶
Al. Cu B. PSi
金屬鍵
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氫鍵的形成
氫鍵的種類
氫鍵的特性
氫鍵
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•形成 : 分子中具有活性的氫原子 (H 連接在電負度大的原子 , 如 :F. O. N 上 ) 當作架橋原子 , 與同一分子或另一分子中具有電負度大的一個原子鍵結起來 , 此種化學鍵稱氫鍵 , 以 表示
XH
YH
氫鍵電負度大的原子須有未共用電子對
共價鍵
分子其他部份
H OH
OHH
H OH
N
H
HH
氫鍵
-+
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氫鍵兼具離子鍵、共價鍵及凡得瓦引力的部份特性 1. 離子性 : 氫核 ( 正電 ) 和未鍵結電子 ( 負電 ) 間之引力 2. 共價性 : 氫原子與另一分子十分接近 , 其方向乃孤對電子之混成軌域方向 , 幾近共用電子 , 此性質使氫鍵具有方向性 3. 凡得瓦力 : 氫鍵被視為很強的偶極 - 偶極力
XH
YH
+-
氫鍵
• •
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電負度 : F>O>N, 故三種氫鍵強度F-H…..F>O-H…..O>N-H…..N
氫鍵形成時可放出 5-40KJ/mole 的能量
強度比較共價鍵 : 氫鍵 : 凡得瓦力 =100:10:1
氫鍵
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種類1. 分子間氫鍵:氫鍵發生在兩個分子之間(1) 同類分子間氫鍵:如 H2O 與 H2O , HF
與 HF , NH3 與 NH3...... 等(2) 異類分子間氫鍵:如
F H
O
H
H-
-
+ • •• •
氫鍵
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2. 分子內氫鍵:氫鍵發生在同一分子內者。必須於分子內部,可形成氫鍵的原子處於合適的位置方能形成。通常以六邊形或五邊形的生成最適合,且儘可能在同一平面上。
<Note> 分子內氫鍵通常發生在順式或鄰位中OH
O OHO
H H
O
HO
H
N
O
O
H
O
順 - 丁烯二酸 鄰 - 苯二酚 鄰 - 硝基苯酚
氫鍵
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判斷下列何有分子間氫鍵
OH
NO2
OHOH
COOH
C CCOOH
H
HOOC
HC C
NH2
H
H3C
HA.C.D
(A) (B) (C)
(D) (E)
氫鍵
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氫鍵的特性1. 氫鍵具有方向性
2. 分子物質中若能形成氫鍵者,其熔點、沸點高,且具有較大的熔化熱及汽化熱
沸點 (b.p.)
氫鍵
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3. 溶質與溶劑間易形成氫鍵者,溶解度增大(同類互溶)。如丙酮、乙醇與水均可形成氫鍵,故丙酮、乙醇易溶於水。
4. 液體分子間若有氫鍵形成,則分子間引力增大,故黏滯性較大。如甘油 ( 丙三醇 ) 、硫酸的黏滯性大
現在知道為什麼 50ml 的水 +50ml 的酒精 100ml了嗎 ?
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氫鍵在生物體中化學的結構上的影響
蛋白質的單螺旋構造,及遺傳基因 DNA 的雙螺旋構造,均因氫鍵而形成。如果將蛋白質加熱或加入酒精,則氫鍵被破壞而螺旋狀規則結構性消失,不能復原。
氫鍵
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鍵型比較 離子鍵 共價鍵 金屬鍵 氫鍵
條件 正、負離子藉靜電引力吸引
形成
二原子共用電子對
形成
游離能低、空價軌域多的金屬元素,藉電子游動
形成
氫原子與電負度較大之原子(F 、 O 、N) 之間形
成方向性 無 有 無 有
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分子間作用力的種類
決定凡得瓦引力大小因素
分子間作用力
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分子間作用力的存在 :物質的三相變化說明了分子間作用力的存在物質的沸點 . 黏度 . 表面張力 , 隨分子間作用力增加而增高
分子間作用力的種類氫鍵偶極 - 偶極力偶極 -誘導偶極力分散力
統稱 : 凡得瓦力其作用力 <5KJ/mole( 分子間作用力非常小 )
分子間作用力
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偶極–偶極力 極性分子與極性分子間之吸引力 如 HCl. H2O
分子間作用力
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偶極–誘導偶極力 極性分子與非極性分子間之吸引力。 極性分子能使非極性分子的電荷分布產生[瞬間極化 ] 如 :O2. CO2 溶於水中
分子間作用力
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分散力 非極性分子與非極性分子間之吸引力,藉非極性分子之瞬間極化而互相吸引 * 二分子極為接近時,此力方有意義 *如 :鈍氣分子間之結合
分子間作用力
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決定凡得瓦力大小因素 ( 分子的大小 . 形狀 ) 1. 分子的大小 形狀相似的分子,分子愈大 ( 或分子量大 ) ,其所含的電子數愈多,愈容易感應鄰近分子的電荷不均勻效應,故凡得瓦引力愈大, m.p. 或 b.p.愈大 b.p. : He<Ne<Ar<Kr<Xe<Rn HCl<HBr<HI<HF( 氫鍵 ) (凡得瓦引力 )<Note1>分子量相近時,極性分子沸點高於非極性分子,如: CO>N2
分子間作用力
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2. 分子形狀 在異構物或分子量相近的分子中,接觸面積愈大,凡得瓦引力愈大 一般而言,鏈狀或面狀分子之接觸面積 > 球狀或團狀分子之接觸面積 b.p. :正戊烷 > 異戊烷>新戊烷
C C C C C C C C C
C
C C C
C
C
分子間作用力
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熔點 (m.p.) 之決定因素除受凡得瓦引力之影響外,同時還受到分子結構 之影響,分子形狀愈對稱者,熔點愈高 ( 晶體堆積緊密不易破壞 ) m.p.:異戊烷 >正戊烷 >新戊烷
順式及反式異構物中, mp:反式 > 順式 ( 因分子形狀對稱 ); bp: 順式 >反式 ( 因順式極性大 ), 但若順式中有分子內氫鍵者 , 則沸點下降 Q: 比較順反 - 二氯乙烯的沸點及熔點 順反 - 丁烯二酸的沸點及熔點bp 順 >反 mp反 > 順
bp. mp>反順
分子間作用力