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- 上一段影片裏 我講了一些較弱的
- 分子間作用力或元素的結構
- 最弱的 當然 是倫敦分散力
- 在這段影片裏 我將從最堅固的結構開始
- 那就是共價網絡
- 如果你有一個原子晶體\N【譯者注：原子晶體中中性原子以共價鍵結合】
- ――我先給晶體這個詞一個明確的定義
- 晶體就是 有一個固體
- 而構成這個固體的分子
- 以一種有規律的
- 相對穩定的方式排列
- 而非晶體就是
- 所有東西都就像一種大雜燴
- 不同的東西有不同的濃度
- 有不同的離子或不同的分子
- 固體裏有不同的部分
- 而晶體就是一個很規則的結構
- 冰是一種晶體
- 因爲一旦
- 水到了足夠低的溫度
- 通過氫鍵就形成了晶體
- 一個規則的結構
- 這個我們已經講過一大串了
- 但所有晶體結構中最強的
- 是原子晶體
- 而最大的 或者說主要的例子是
- 碳原子構成鑽石
- 所以在原子晶體裏
- 碳有4個價電子
- 所以它總想多要4個電子
- 因此每當碳與碳共用電子時 它都會特別開心
- 所以它能做的是
- 和另外4個碳原子形成4個鍵
- 然後那些碳原子每一個都能
- 和另外4個碳原子形成另外4個鍵
- 而這個 1 2 3
- 一直連下去
- 這就是鑽石的結構
- 而鑽石有這麽強的結構
- 是因爲你可以幾乎把整個看作…
- 你應該把整個鑽石
- 看作一個分子
- 因爲他們全都有共價鍵
- 這實際上是共用電子
- 而且這些鍵其實是
- 所有分子鍵中最強的
- 所以你可以想象 如果整個固體是
- 由這個碳的共價鍵構成的
- 那麽這個化合物將會有一個
- 特別強 特別高的沸點
- 那就是爲什麽鑽石那麽堅固
- 也就是爲什麽達到鑽石的沸點那麽難
- 現在 接下來兩種
- 堅固性稍弱一些
- 但具體例子要具體分析
- 其實這要看你在講哪一種晶體
- 一種是離子晶體
- 我會把兩個都講
- 因爲一個不是很要緊…
- 離子晶體
- 然後下一個是金屬
- 嗯… 它不是下一個
- 它叫金屬晶體
- 而且這些鍵 我的意思是
- 比如最常見的離子型分子或者…
- ――這個詞不太確切
- 因爲某程度上……
- 假設我有一些鈉(Na) 和一些氯(Cl)
- ――記住
- 氯化鈉的形成是由於
- 鈉原子這裡有1個很多余的電子
- 鈉超渴望扔掉它
- 而氯原子有7個電子
- 於是它很想再要1個新的
- 所以本質上是鈉把它的1個電子給了氯
- 然後氯帶上負電
- 鈉帶上正電
- 然後他們會想互相靠近 對吧？
- 所以你有一個帶正電的鈉離子
- 和一個帶負電的氯離子
- 這個東西的結構
- 看起來像這樣 這兒它們全部…
- ――我來用綠色表示鈉
- 所以你有一堆帶正電的鈉離子
- 然後有一堆氯離子而且可能…
- 這不完全是它們的實際的樣子
- 不過我想你們懂的…
- 正因爲一個原子是正的 一個原子是負的
- 所以它們很想很想彼此靠近
- 所以這是個非常強的鍵
- 而且有一個很――不是很高的沸點
- 它能有一個超級高的沸點
- 而且實際上這類結構是特別脆的
- 所以如果你嘗點幹的精制食鹽
- 而不是溶解在水裏的那些
- 如果你有一大塊
- 然後用錘子錘它
- 你會看見你得到的是 很大的一薄片的鹽
- 它會碎落 對吧？
- 因爲基本上你只是
- 沿著其中一條線快速切開
- 那是一個很有趣的事
- 無論啥時候你在宏觀上做點什麽 比如切點什麽
- 你實質上就是在破壞原子間的鍵
- 所以原子間鍵的強度就能反映出
- 這個東西有多硬或多堅固
- 現在我們已經講了很多有關金屬晶體的東西
- 金屬 它們喜歡擺脫電子
- 或者不說擺脫 它們喜歡分享電子
- 那麽 假設在離子的形式下
- 你有一堆離子
- 這兒都是離子
- 他們的電子可以
- 在鄰居那兒到處走走
- 這些全都是電子
- 他們可以自由活動
- 因此形成了一個
- 帶負電的電子的海洋
- 這讓它成爲一個很好的導體
- 當然 由於這些離子讓它們的
- 電子到處走動
- 它們全都帶上一點點正電
- 所以它們就像是
- 嵌入電子網或者說電子海
- 金屬晶體同樣如此
- 取決於目前的情況
- 有些金屬晶體比離子晶體硬
- 有些則反過來
- 很明顯 我們可以列出很多很硬的金屬
- 但我們也可以列出很多很軟的金屬
- 比如說 金(Au)
- 如果你用一個螺絲刀和一個錘子…
- 純金 24K金
- 如果你用一個螺絲刀敲它一下
- 它會凹下去 對吧？
- 所以這個就沒有離子晶體那麽易碎
- 它經常能通過模子變成你想要的形狀
- 有點軟
- 甚至盡管是很硬的金屬
- 它們也沒那麽易碎
- 因爲電子的海洋能稍微作出
- 一點讓步
- 當你把金屬弄來弄去的時候
- 但是那不能說明它不硬
- 實際上 有時金屬的延展才能
- 或者說彎曲的能力
- 正是給強度的來源
- 因爲變形能稍微使力的方向偏移
- 所以強度 我已經提到了
- 它能影響沸點
- 那麽因爲這些鍵特別強
- 它就有更高的沸點
- 如果你設法使鹽晶體沸騰
- 你要給這個係統輸入很多熱量
- 因此這個沸點要比… 嗯…
- 絕對要比只有範德華力的那些要高
- 比如說惰性氣體
- 同時它的沸點也比…
- 比如說 氫氟酸(HF)
- 氫氟酸(HF)
- 如果你還記得上個影片講過
- 它有取向作用
- 但有趣的是
- 它們沸點很高
- 除非把它們溶解在水裏
- 所以它們又硬 沸點又高
- 但離子晶體確實能溶解在水裏
- 而且溶解後
- 他們形成了離子偶極鍵
- 什麽意思呢？
- 離子偶極鍵或者說離子極性鍵\N【譯者注：也稱溶劑化作用】
- 這就是鈉會發生的情況
- 這實際上就是爲什麽它能溶於水
- 因爲水分子呢
- 我們已經複習了N多次
- 它有一頭帶負電
- 因爲氧囤著電子
- 而且氫的那頭是正極板
- 因爲它的電子全部被奪走了
- 所以當你把鈉離子和氯離子放裏面
- 或者放在水溶液裏頭
- 帶正電的鈉離子會想
- 吸引水的負極板
- 然後帶負電的氯離子 Cl-
- 想靠近氫
- 所以它們開始溶解在裏面
- 他們不一定非得…
- 雖然他們也想互相吸引
- 但他們還是會
- 分別對水的兩端産生吸引力
- 所以他們能溶解
- 並隨著水流動
- 所以這種情況下
- 當你真的把一個離子晶體溶在水中
- 由於離子晶體不是一個良好的導體
- 晶體結構中沒有很多可移動的電荷
- 但這裡 突然之間
- 有了這些可移動的帶電成分
- 正好因爲它們可移動
- 當你把食鹽――氯化鈉(NaCl)
- 溶到水裏 那就可以導電
- 無論如何 我希望你們至少能了解
- 所有這幾種形式的物質
- 現在 你們至少能對你們看到的東西
- 有點直觀認識了
- 你們至少應該能
- 很好地猜測出
- 它沸點是高是低
- 或者它的鍵是強是弱
- 大致的判斷方法就是看
- 分子間作用力有多強
- 很明顯 如果整個結構就是一個分子
- 它就會特別超級強
- 另一方面
- 如果你講到氖(Ne)
- 一堆氖氣分子
- 它們只有倫敦分散力
- 它會有極弱的作用力
- 所以氣體幾乎都處於它最自然的狀態
- 如果溫度變得超級超級冷
- 你可能可以使它液化
- 然後所有東西都在其中
- 總而言之 希望你們會覺得這堂課有用