第七章《固体中的原子键合》习题1．是否有与库仑力无关的晶体结合类型？[解答]共价结合中，电子虽然不能脱离电负性大的原子，但靠近的两个电负性大的原子可以各出一个电子，形成电子共享的形式，即这一对电子的主要活动范围处于两个原子之间，通过库仑力，把两个原子连接起来。离子晶体中，正离子与负离子的吸引力就是库仑力。金属结合中，原子实依靠原子实与电子云间的库仑力紧紧地吸引着。分子结合中，是电偶极矩把原本分离的原子结合成了晶体。电偶极矩的作用力实际就是库仑力。氢键结合中，氢先与负性大的原子形成共价结合后，氢核与负电中心不在结合，迫使它通过库仑力再与另一个电负性大的原子结合。可见，所有晶体结合类型都与库仑力有关。2．如何理解库仑力是原子结合的动力？[解答]晶体结合中，原子间的排斥力是短程力，在原子吸引靠近的过程中，把原本分离的原子拉近的动力只能是长程力，这个长程吸引力就是库仑力。所以，库仑力是原子结合的动力。3．晶体的结合能，晶体的内能，原子间的相互作用势能有何区别？[解答]自由粒子结合成晶体过程中释放出的能量，或者把晶体拆散成一个个自由粒子所需要的能量，称为晶体的结合能。原子的动能与原子间的相互作用势能之和为晶体的内能。在OK时，原子还存在零点振动能。但零点振动能与原子间的相互作用势能的绝对值相比小得多。所以，在OK时原子间的相互作用势能的绝对值近似等于晶体的结合能。4．原子间的排斥作用取决于什么原因？[解答]相邻的原子靠得很近，以至于它们内层闭合壳层的电子云发生重叠时，相邻的原子间便产生巨大排斥力。也就是说，原子间的排斥作用来自相邻原子内层闭合层壳电子云的重叠。5．原子间的排斥作用和吸引作用有何关系？起主导的范围是什么？[解答]在原子由分散无规则的中性原子结合成规则排列的晶体过程中，吸引力起了主要作用。在吸引力的作用下，原子间的距离缩小到一定程度，原子间才出现排斥力。当排斥力与吸引力相等时，晶体达到稳定结合状态。可见，晶体要达到稳定结合状态，吸引力与排斥力缺一不可。设此时相邻原子间的距离为，当相邻原子间的距离时，吸引力起主导作用；当相邻原子间的距离时，排斥力起主导作用。6．共价结合为什么有“饱和性”和“方向性”？[解答]设N为一个原子的价电子数目，对于ⅣA，ⅤA，ⅥA，ⅦA族元素，价电子壳层一共有8个量子态，最多能接纳（8—N）个电子，形成（8—N）个共价键，这就是共价结合的“饱和性”。共价键的形成只在特定的方向上，这些方向是配对电子波函数的对称轴方向，在这个方向上交迭的电子云密度最大。这就是共价结合的“方向性”。7．共价结合，两原子电子云交叠产生吸引，而原子靠近时，电子云交叠会产生巨大的排斥力，如何解释？[解答]共价结合，形成共价键的配对电子，它们的自旋方向相反，这两个电子的电子云交迭使得体系的能量降低，结构稳定。但当原子靠得很近时，原子内部满壳层电子的电子云交迭，量子态相同的电子产生巨大的排斥力，使得系统的能量急剧增大。8．试解释一个中性原子吸收一个电子一定要放出能量的现象。[解答]当一个中性原子吸收一个电子变成一个负离子，这个电子能稳定地进入原子的壳层中，这个电子与1原子核的库仑吸引能的绝对值一定大于它与其他电子的排斥能。但这个电子与原子核的库仑吸引能是一个负值。也就是说，当中性原子吸收一个电子变成负离子后，这个离子的能量要低于中性原子的能量。因此，一个中性原子吸收一个电子一定要放出能量。9．为什么许多金属为密积结构？[解答]金属结合中，受到最小能量原理的约束，要求原子实与共有电子电子云间的库仑能要尽可能的低。原子实越紧凑，原子实与共有电子电子云靠得就越紧密，库仑能就越低。所以，许多金属的结构为密积结构。10．何为杂化轨道？[解答]为了解释金刚石中碳原子具有4个等同的共价键，1931年泡林（Pauling）和斯莱特(Slater)提出了杂化轨道理论，碳原子有4个价电子，它们分别对应，，，量子态，在构成共价键时，它们组成了4个新的量子态；；；。4个电子分别占据，，，新轨道，在四面体顶角方向形成4个共价键。11.如何理解电负性可用电离能加亲和能来表征?...
