化學原理啟迪412
RICK OWENS FALL/WINTER 2013-2014 MENSWEAR
1.
到目前為止我們所討論的固體，其組成原子都佔據晶格位置。大部分的情況下，這類晶體可被視為由一個一個大分子組成的晶體，然而有許多固體確實是由位於晶格位置的分子組成的。
2.
較常見的例子是「冰」，冰晶體的每個晶格位置，由水分子所佔據。分子晶體，舉例來說乾冰（固體二氧化碳）是一種分子晶體，此外硫晶體是由S8分子組成：
3.
有一種磷晶體是P4分子組成；富勒烯fullerenes，全由含碳的分子組成，例如C60、C70。這些物質的特色是，分子內的化學鍵很強，分子間的化學鍵較弱。
4.
舉例來說，要融化1mole固體水「冰」只需要
6kJ的能量，因為融化只需要突破分子間的引力「H2O－H2O」。然而，要打斷1mole分子的OH鍵則需要470kJ的能量。
5.
分子內的共價鍵與分子間的引力，這二者的差距，可從下述物質的原子間的距離，與分子間的距離，比較出來：
磷晶體P4，分子的原子間的距離是2.20Å，固態下分子間的距離3.8Å。
硫晶體S8，分子的原子間的距離2.06Å，固態下分子間的距離3.8Å。
氯分子Cl2，分子的原子間的距離1.99Å，固態下分子間的距離3.6Å。
6.
在分子固體，分子間的引力大小決定於分子的性質。許多分子，例如CO2、I2、P4和S8是沒有偶極矩的，分子間的引力是倫敦分散力London
dispersion forces。
7.
由於這種引力很小，我們應該會認為這類物質在25℃下是氣體，二氧化碳就是如此。但是當分子十分龐大，分子間的引力也會變大，這使得許多由分子組成的物質在25℃下呈現固態。
8.
當組成物質的分子有偶極矩，分子間的引力會較大。特別是當分子間存在氫鍵，分子彼此的交互作用力量特別強。
9.
因為每個水分子有2個極性OH鍵，並且氧原子尚有2對未鍵結電子，這使得氧原子可與4個氫原子連接，其中2個是共價鍵，另外2個是偶極力造成的鍵結（氫鍵）。
10.
冰的結構顯示，其中2個「氫－氧共價鍵」比較短，另外2個「氫－氧偶極力」形成的化學鍵比較長。
離子固體Ionic Solids
11.
離子固體是穩定、高熔點的物質，電荷相反的離子彼此以強鍵鍵結。氯化鈉是一種雙元固體，雙元離子固體的結構，可用最密堆積結構解釋。
12.
基本上，離子固體中比較大的離子，以六方最密堆積hcp或立方最密堆積ccp，通常陰離子是比較大的離子，所以小顆的陽離子填入最密堆積結構的陰離子間的縫隙洞口。
13.
離子堆疊的原則是，正負離子彼此間的靜電引力最大化，並且相同電荷的離子，彼此間的斥力最小化。
14.
最密堆積結構能產生三種縫隙/洞：
1.三角洞，這是位於同一層的3原子彼此緊密結合後，在3個原子中間產生的縫隙。
2.四面體洞，1個原子座落在3個原子平面的中間凹陷處，這4個緊密結合的原子，中間的空隙即為四面體洞。
3.八面體洞，3個原子組成的平面，分為二層，以最密堆積結構上下堆疊起來，這6個原子中間的縫隙是八面體洞。
15.
如果堆疊的原子，直徑都一樣，那麼洞口大小順序如下：
三角洞＜四面體洞＜八面體洞
16.
事實上，三角洞太小，這種結構無法構成二元離子化合物。到底二元離子固體的結構是四面體洞或八面體洞，要看陰離子和陽離子的體積比例。
n 翻譯編寫Steven S. Zumdahl 《Chemical Principles》；圖片來源／Exceptionalminerals.com、Sites.google.com、 textbook.s-anand.net、Tulane.edu
