同学们,请运用本知识点学到的知识,尝试分析下面的问题。
问题:利用晶体结构的能带理论解释金刚石和石墨性质的不同。
金刚石是四面体结构的 CC4 基团的三维连续分布。每个 CC4 中,中心 C 以 4 个 sp3 杂化轨道与 4 个邻近的 C 形成四个 s 键和 4 个 s﹡键。来自中心 C 的 4 个 电子和来自每个邻近 C 的 1 个电子(共 8 个电子)正好填满这 4 个 s 轨道,对 应的 4 个 s﹡全空着。多个 CC4 基团形成金刚石时,多个 s 和 s﹡轨道分别形成 晶体的最高满带和最低空带,二带间禁带极宽,故金刚石是绝缘体。
层状结构的石墨中,层上的每个C以SP2杂化轨道与3个近邻的C成键,每个CC3基团含3个s﹡轨道。且每个C上尚有一个未参与sp2杂化的P∏轨道,4个P∏原子轨道并肩形成 4 个∏型分子轨道,其中一个∏、一个∏﹡,二个∏(非键)。组成 CC3的10个电子填满s和∏轨道,并使∏0轨道半满。于是,石墨就有了部分填满的导带。
通过对上述案例的学习,你是否掌握了分子轨道理论的相关知识,接下来我们进入总结与反思。