第2章 结构无机化学
结构无机化学是在化学键理论的基础上研究无机化合物中原子、分子、晶体的结构和运动规律以及物质的结构和性能间的相互关系的科学。近代无机化学研究取得许多成就,如陆续制备出一些新型无机化合物、不断发现和阐明新的结构、新的键型和原理,随着无机化学的发展和新技术的应用,结构无机化学的内容也不断丰富。
2.1 无机单质的结构
元素可分三种类型,周期表的左部是金属元素,右部是非金属元素,准金属元素则位于一条由硼到砹的狭带之中(所谓的准金属元素是性质介于金属元素和非金属元素之间的元素,它们大多是半导体)。由这些元素构成的单质性质上的差异较大.如第二周期的元素构成的单质,在常温常压下,锂和铍是金属固体,硼和碳的某些晶体是硬的非金属固体,而氮、氧、氟以双原子气态的形式存在。要了解这些基本物质极为不同的性质,必须研究它们的电子结构及晶体结构。
2.1.1 金属单质的结构
在已知的100多种元素中,金属元素占80%以上。常温常压下,除汞呈液态外,其余皆呈固态。金属都有金属光泽,有良好的传热、导电性,以及良好的机械加工性能。金属的这些共性,表明它们具有某些相似的内部结构。
1. 金属键
大多数金属具有较大的硬度和较高的熔点,说明金属原子之间具有较强的结合力。显然金属原子之间不可能形成离子键,因为同种元素的原子,其电负性相同。X射线衍射表明,在金属晶体中,一个金属原子要同时和8个或12个金属原子直接结合。因此对于金属晶体中金属原子间的键合,显然不能用共价键和离子键理论来解释。目前关于金属键的理论主要有两种:一种为自由电子理论,另一种为能带理论。
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