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(亦稱電價鍵、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，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)離子問的的庫倉引力和斥力平衡時，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稱性，故離子鍵沒有方向性和飽和性。離子鍵化合物比較穩(wěn)定，反映在物理性質(zhì)上則硬度高、熔點高、熱膨脹系數(shù)小。最典型的離子鍵化合物是NaCl。無機化合物中的很大一部分為這類化合物。特種陶瓷材料有相當(dāng)多的一部分離子化合物同時也含有共價鍵，甚至范德華鍵和氫鍵。

　　2)特種陶瓷材料共價鍵(亦稱同極鍵)。原子之間以共用電子對的方式達(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電子時，就可以倆倆偶合構(gòu)成電子對，形成一個共價鍵。如果A、B原子各有一個未成對電子時，則形成共價單鍵化合物，最簡單的例子是H2若A、B原子各有兩個或三個未成對電子時，則形成共價雙鍵或三鍵化合物，N2即是共價三鍵化合物。若A原子有兩個未成對電子，而B原子只有一個時，則形成AB型化合物如H20、H2S等。因為一個電子和另一個電子配對后，就不能再和第三個電子配對，故共價鍵有飽和性。典型的共價鍵晶體有金剛石、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㈩化合物。一般共價晶體都具有很高的熔點和硬度、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。

　　4)特種陶瓷材料范德華鍵(亦稱剩余鍵和分子鍵)，是一種較弱的原子間力，沒有方向性和飽和性，作用范圍約為O.3～0.5nm。范德華鍵在特種陶瓷中有時也能遇到，例如石墨，在原子層內(nèi)主要是共價鍵，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

　　但在實際陶瓷材料中，純的離子鍵或純的共價鍵幾乎是沒有的，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，共價鍵比例越大。當(dāng)XA=XB時，共價鍵為1OO％。
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