特種陶瓷材料的化學(xué)鍵

　　特種陶瓷材料的化學(xué)鍵原子間結(jié)合力有以下四種形式：

　　1)特種陶瓷材料離子鍵(亦稱(chēng)電價(jià)鍵、異極鍵或極性鍵)是作用于帶異性電荷離子間的靜電吸引力。當(dāng)兩種電負(fù)性相差大的原子靠近時(shí)，電負(fù)性小的原子失去電子成為正離子，電負(fù)性大的原子獲得電子成負(fù)離子。正、負(fù)離子問(wèn)的的庫(kù)倉(cāng)引力和斥力平衡時(shí)，就形成穩(wěn)定的離子鍵。由于正、負(fù)離子的電子云都具有球形對(duì)稱(chēng)性，故離子鍵沒(méi)有方向性和飽和性。離子鍵化合物比較穩(wěn)定，反映在物理性質(zhì)上則硬度高、熔點(diǎn)高、熱膨脹系數(shù)小。最典型的離子鍵化合物是NaCl。無(wú)機(jī)化合物中的很大一部分為這類(lèi)化合物。特種陶瓷材料有相當(dāng)多的一部分離子化合物同時(shí)也含有共價(jià)鍵，甚至范德華鍵和氫鍵。

　　2)特種陶瓷材料共價(jià)鍵(亦稱(chēng)同極鍵)。原子之間以共用電子對(duì)的方式達(dá)到電子殼層的穩(wěn)定。當(dāng)化合前的原子含有自旋方向相反的未成對(duì)電子時(shí)，就可以倆倆偶合構(gòu)成電子對(duì)，形成一個(gè)共價(jià)鍵。如果A、B原子各有一個(gè)未成對(duì)電子時(shí)，則形成共價(jià)單鍵化合物，最簡(jiǎn)單的例子是H2若A、B原子各有兩個(gè)或三個(gè)未成對(duì)電子時(shí)，則形成共價(jià)雙鍵或三鍵化合物，N2即是共價(jià)三鍵化合物。若A原子有兩個(gè)未成對(duì)電子，而B(niǎo)原子只有一個(gè)時(shí)，則形成AB型化合物如H20、H2S等。因?yàn)橐粋€(gè)電子和另一個(gè)電子配對(duì)后，就不能再和第三個(gè)電子配對(duì)，故共價(jià)鍵有飽和性。典型的共價(jià)鍵晶體有金剛石、閃鋅礦(ZnS)和纖鋅礦(ZnS)、高溫方石英(β-Si02)。大部分金屬間化合物和Si3N4、siC、B2c等典型特種陶瓷都是共價(jià)㈩化合物。一般共價(jià)晶體都具有很高的熔點(diǎn)和硬度、良好的光學(xué)特性和絕緣性。

　　3)特種陶瓷材料金屬鍵。在特種陶瓷中比較少見(jiàn)。

　　4)特種陶瓷材料范德華鍵(亦稱(chēng)剩余鍵和分子鍵)，是一種較弱的原子間力，沒(méi)有方向性和飽和性，作用范圍約為O.3～0.5nm。范德華鍵在特種陶瓷中有時(shí)也能遇到，例如石墨，在原子層內(nèi)主要是共價(jià)鍵，也表現(xiàn)出部分金屬鍵特征。以上四種鍵的結(jié)構(gòu)特征和物理性。特種陶瓷材料常遇到的鍵是離子鍵和共價(jià)鍵，這就決定了特種陶瓷的一些基本物理、化學(xué)屬性。

　　各種鍵的結(jié)構(gòu)特征和特性

　　但在實(shí)際陶瓷材料中，純的離子鍵或純的共價(jià)鍵幾乎是沒(méi)有的，常常介乎兩者之間。為了判斷離子鍵(尸AB)的比例，可用如

　　下公式計(jì)算：

　　PAB==1一exp[一(XA—XB)z／4]

　　式中，PAB表示該化合物離子鍵的比例，XA、XB分別代表元素A和元素B的電負(fù)性。XA、XB相差越小，共價(jià)鍵比例越大。當(dāng)XA=XB時(shí)，共價(jià)鍵為1OO％。
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