成键与内聚
结合能曲线
/ BYND-ing kurv /
想象让一颗弹珠在一只光滑的碗里滚动。它会自然停在最低处,被轻轻一碰又会滚回来。两个原子之间的键也有它自己一只看不见的碗,画成一张图,而结合能曲线就是这幅画:一条以这一对原子的能量对它们间距作出的曲线,其中有一处凹陷,标出它们最舒服的间距。
从右往左读,原子相距很远、几乎什么也感觉不到时,曲线起初是平的;随后随着吸引把它们拉到一起、降低它们的能量,曲线向下凹去。被推得太近时,它们的电子云相斥,曲线陡然向上窜起。凹陷的底部一举钉下了两个关键数字:最低点的水平位置是平衡键长,凹陷的深度则是把原子重新爬出、分开所需的键能。
结合能曲线之所以重要,是因为它用一个简单的形状,囊括了一根键的强弱、大小,乃至它的刚度——碗弯得多陡,就告诉你这根键有多抗拒被拉伸。一个值得知道的微妙之处是:这只碗从来不是完全对称的——挤进去的那一侧爬升得比拉出去的那一侧更陡。正是这轻微的不对称,使大多数材料受热时会略微膨胀,因为抖动的原子会朝凹陷较浅、较宽的那一侧漂移。
对两个氢原子来说,结合能曲线在间距约0.74埃处凹到最低点——那就是键长——而这处凹陷大约深4.5电子伏特,正是你必须提供、才能把分子重新拆成两个自由原子的能量。
氢的结合能曲线上的凹陷同时给出它的键长与键能。
按惯例,曲线上的凹陷朝下,标记着更低、更稳定的能量。井越深,键越强——所以深代表强,而非弱。
又称
另见