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金属之间有什么化学键?

发布时间:2025-03-15 01:06编辑:冶金属归类:金属资讯

一、金属之间有什么化学键?

金属键。

化学键分三种,共价键,离子键和金属键。

金属键则是金属原子间的键结方式,金属阳离子透过与带负电的电子海间的库轮静电力,金属原子间共用游走于空价轨域的电子海,而结合成稳定态,因此金属有很高的延性及展性,而且有很高的熔点(汞除外),并无分子结构。

二、化学键的本质:探究分子之间的奥秘

什么是化学键?

化学键是指分子中原子之间的相互作用力,是构成化学物质的基本力之一。化学键的形成和破坏直接影响着物质的性质和反应。然而,化学键的本质是什么?是如何连接原子的?这些问题一直困扰着化学界的科学家们。

键的类型

在化学中,常见的化学键有离子键、共价键、金属键和氢键。离子键是由正负电荷之间的吸引力形成的,常见于离子晶体中。共价键是通过原子间的电子共享而形成的,是大多数分子化合物中最常见的键。金属键是金属元素之间的键,其特点是金属原子形成电子海,共享自由电子。氢键则是一种特殊的键,常见于水分子中。

研究历史

对于化学键的研究始于19世纪末。最早的化学键模型由德国化学家高斯提出,他认为原子间的吸引力是由电荷间的静电作用引起的。后来,美国化学家卢瑟福提出了共价键的理论,认为电子以共享的方式连接原子。20世纪初,量子力学的发展使得人们对化学键有了更深入的理解。量子力学理论能够解释电子在分子中的分布和运动。

化学键的力和性质

化学键的强度直接影响着物质的性质和反应。不同类型的化学键具有不同的力,并表现出不同的性质。离子键通常很强,导致离子晶体具有高熔点和脆性。共价键的强度较弱,但仍然足够保持原子在分子中的稳定位置。金属键具有很高的导电性和热导性,氢键则是涉及氢原子和非金属原子之间的相互作用。

化学键的本质

化学键的本质可以从不同角度解释。从经典力学的角度来看,化学键可以看作是原子间的引力和斥力之间的平衡。从量子力学的角度来看,化学键可以理解为电子在分子轨道中的分布和运动。从实验角度来看,化学键可以通过光谱学、晶体学和计算化学等技术进行研究。

应用和研究方向

对化学键的深入研究不仅有助于理解物质的性质和反应规律,还有助于开发新的材料和药物。例如,通过改变分子之间的化学键可以改变材料的导电性、热稳定性和力学性质。此外,研究化学键还有助于设计新的药物,理解药物与生物分子之间的相互作用。

结语

化学键作为连接分子和构成物质的基本力之一,其本质正是化学界科学家们一直探究的问题。通过对化学键的研究,我们可以更深刻地理解物质的性质和反应规律,从而应用于不同的领域,如材料科学和药物研发。感谢您的阅读,希望本文对您有所帮助!

三、化学键之间的作用力?

一般分为离子键,共价键和金属键三类。离子键是指活泼的金属(包括铵根)和非金属元素原子之间通过得失电子而形成的化学键;而共价键是指非金属元素原子之间因以公共用电子对的方式形成的化学键;金属键则是金属阳离子和自由电子之间的相互作用。

四、为什么化合物颜色的深浅可以常用来衡量化合物内金属原子和非金属原子之间化学键的共价程度?

类似AgCl → AgBr → AgI 这种颜色随阴离子变化且加深的现象,一般认为与“(电)(转)移跃迁”(CT, Charge Transfer Transition)致色能力增强相关[1]

荷移跃迁:当化合物接收辐射能量时,发生在以不同原子为中心的分子轨道之间的跃迁。

在无机盐的体系里形象点说就是,阳离子对的阴离子的电子虎视眈眈,想抢过来用用但就差一口气,在光的助力下能在极短的时间内把电子抢来,形成激发态,很快又回到基态。

如果可见光强度足够的话也有可能发生光氧化还原反应,比如卤化银和高锰酸钾的光解反应,所以荷移跃迁有时也被称作“光化学氧化还原作用”。

一种毫无抽象美的写法是 (指Donor-Acceptor Complex:电子供体与受体复合物,可以看成是类似Lewis酸碱对的概念)

比如研究最多的卤化银

溴化银光解Gurney-Mott 机理的示意图,后面讲的是导带电子由随机的扩散移动过程扩散到陷阱(图中的speck,“灰尘”)的位置,之后陷阱电子再把一个填隙银离子吸引到电子所在的位置,逐渐聚集形成银颗粒。来自https://radiologykey.com/image-receptors/

荷移跃迁致色也就是说荷移跃迁吸收的光波长在可见光范围内。

“颜色越深”通常可以翻译成(摩尔)吸光系数,和样品形态、光的波长、带隙、是否禁阻等很多因素相关。有经验近似[2]

定性估计的话,电荷转移可以用Marcus理论[3] [4]: ,kCT是电荷转移的速率常数,没见过的话就当成Arrhenius公式看,即“活化能”越低,荷移跃迁越快,越“容易”。

https://www.nature.com/articles/ncomms2708

荷移跃迁不是禁阻的,所以只讨论“活化能”也可以接受,综上,一些中文资料会按极化理论展开:

附加离子极化的结果改变了离子化合物的电子云分布,使原本的离子键有向共价键转化,缩短了核间距,从而实际加强了离子间的结合力,降低了体系的势能……发生了从阴离子到阳离子的电荷迁移从而使物质显色……离子的极化能力越强、变形性越大,附加极化作用越强,颜色越深[5]

这个就是“化合物颜色的深浅可以用来衡量化合物内金属原子和非金属原子之间化学键的共价程度”的“依据”。这个说法大概是按电荷转移谱带强度的公式写的,“缩短了核间距”是和“不极化”相比。

很明显,上面这个说法过于粗略了,极化理论的味道太浓,因果性讲的少。

因为遇不到Marcus反转的例子,一些资料会直接给出大致的顺序[6],阳离子一般直接说是原子序数增加CT需要的能量减少:

在理想化模型里,Marcus模型中的“活化能”可以用电极电势计算估计。所以AgCl → AgBr → AgI 或 ZnI₂ → CdI₂ → HgI₂ 的例子也可以从氧化还原反应发生趋势的角度考虑,另一些资料就采纳了这个观点:

具有相同电子构型的同一周期金属离子,随电荷增高、半径逐渐减小,其接受电子的倾向依次增 大,所产生电荷转移谱带向长波方向移动,化合物或离子的颜色随中心离子氧化能力的增强而加深[7]

其他理论的存在说明可见颜色深浅和共价程度之间关联不强,前面的推断可能存在过度理想化和臆想的成分,经不起琢磨。

  • 这个规律讨论的是主要是无机盐,讨论这类固体颜色一般要用能带论,能隙材料光吸收、光生载流子-空穴的模型更合适。
  • 而上面的讨论为了简化模型事实上把所有体系当成了Lewis酸碱对或者简单的配合物(也因为半导体/光催化方面的资料我看的少,不过化学书上一般就这么处理),会有问题。分开来讨论可能会更好。
  • 很多无机盐的颜色和晶型相关,比如红色的α-硫化汞和黑色的β-硫化汞。不同颜色的话比较“深浅”选哪个?
  • 不同价态的同种金属离子间的荷移跃迁往往导致化合物颜色极深,比如四氧化三铁和普鲁士蓝。这类混合价态的化合物一般不纳入。尤其当心硫化物。
  • 总之这个说法看看就好,颜色深浅和共价程度之间的关联只能看成是经验规律总结。(现在很多资料已经不讲关联性那么弱的内容了)

补充:能带理论可以解释的东西更多,比如这个规律中为什么大部分时候颜色变化都是白(无色)>黄>橙>红>黑的顺序,和五颜六色的过渡金属离子水溶液还有量子点明显不同。

拿骚. 李士杰,张志三译. 颜色的物理与化学:颜色的15种起源. 科学出版社, 1991.
同上

为了避免荷移跃迁和d-d跃迁混一起讨论,资料里一般只举d⁰、d¹⁰的例子,其实荷移跃迁很常见,比如部分水解的三价铁离子的黄色就和荷移跃迁的拖尾有关(见无机化学丛书)。


那个“毫无抽象之美”的表示真有这么写的:

配合物中的配体到金属电荷转移

https://chem.libretexts.org/Bookshelves/Inorganic_Chemistry/Inorganic_Chemistry_(LibreTexts)/06%3A_Acid-Base_and_Donor-Acceptor_Chemistry/6.04%3A_Lewis_Concept_and_Frontier_Orbitals/6.4.03%3A_The_electronic_spectra_of_charge_transfer_complexes_illustrate_the_impact_of_frontier_or

硫化汞激发态的近似写法

M. Braun et al. / Chemical Physics Letters 361 (2002) 446–452

用化学式描述卤化银分解(早年的资料“化学反应式”里不涉及空穴,第二步是变回去)

Luckey, George W. (1955). Vacuum Photolysis of Silver Bromide and Silver Chloride. The Journal of Chemical Physics, 23(5), 882–. doi:10.1063/1.1742141

五、原子之间化学键有哪些?

有离子键、共价键、金属键,还有分子键(范德华键),氢键等五种。

离子键:是由正离子和负离子由静电引力相互吸引;同时当它们十分接近时发生排斥,引力和斥力相等即形成稳定的离子键。离子键往往在金属与非金属间形成。离子键的结合力很大,因此通常离子晶体的硬度高,强度大,热膨胀系数小,但脆性大。离子键种很难产生可以自由运动的电子,所以离子晶体都是良好的绝缘体。

共价键:是化学键的一种,两个或多个原子共同使用它们的外层电子,在理想情况下达到电子饱和的状态,由此组成比较稳定的化学结构叫做共价键,或者说共价键是原子间通过共用电子对所形成的相互作用。其本质是原子轨道重叠后,高概率地出现在两个原子核之间的电子与两个原子核之间的电性作用。

金属键:由自由电子及排列成晶格状的金属离子之间的静电吸引力组合而成。在金属晶体中,自由电子作穿梭运动,它不专属于某个金属原子而为整个金属晶体所共有。这些自由电子与全部金属离子相互作用。金属键没有方向性,金属键中由于存在大量自由电子,所以由金属键形成的晶体通常有良好导电性。

分子键:由分子之间的作用力(范德华力)而形成的,由于分子键很弱,故结合成的晶体具有低熔点、低沸点、低硬度、易压缩等特性。

氢键:氢原子与电负性大的原子X以共价键结合,若与电负性大、半径小的原子Y(O F N等)接近,在X与Y之间以氢为媒介,生成X-H…Y形式的一种特殊的分子间或分子内相互作用,称为氢键。

六、sic的结构之间是什么化学键?

C和Si都是四价,二者以共价键相连接,每一个C原子周围都有4个Si原子,每个Si原子周围都有4个C原子,二者交联成立体网状结构。

SiC 中,全是C-Si键 每个Si原子周围都有 4个C原子,以4个 Si-C键连接而每个 C原子周围也有4个Si原子, 也是 Si-C键连接因此,SiC中 ,S,C原子个数比=1:1

七、铵盐活泼金属是什么化学键?

铵盐中含有共价键,活泼金属结合另外的阴离子具有离子键,所以既有共价键又有离子键

八、金属键是化学键么?

金属键是化学键的一种,

主要在金属中存在

在石墨中,每个碳形成3个共价键,剩下一个p轨道相互重叠形成层状的离域π键,离域π键上的电子能在晶格上自由移动,便有了类似于金属的性质。

你可以把它视为多碳阳离子与自由电子之间的相互作用。

就像“氧化还原反应”不叫“氟化还原反应”或是“氯化还原反应”一样,

“金属键”只是个名称,人们发现石墨之间的化学键有类似金属单质那样的化学键的性质,便把其归为“金属键”的分类中了

九、碘分子之间是什么化学键?

碘的化学式为I2,是双原子分子,单质碘分子中含有的化学键是共价键,是非极性共价键。碘是一种卤族化学元素,它的原子序数是53。碘在地壳中的含量为十万分之三,主要矿物为碘酸钠和碘酸钙,还以碘化物的形式存在于海水、海藻和人体的甲状腺肿。稳定同位素碘127是自然界中存在的唯一同位素。碘对动植物的生命极其重要;碘主要用作消毒剂;碘化物作食物补充剂;放射性同位素碘131用于放射性治疗和放射性示踪技术。

十、硅原子之间是什么化学键?

硅原子原子之间的化学键都是共价键

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