静电的产生

产生静电的原因主要从物质材料的内部特性和外界条件的影响来分析。

不同物质外层电子脱离物质表面所需要的功（电子速出功）各有区别，因此两种不同物质紧密接触时，在接触表面发生电子转移，逸出功小的物质容易失去电子而带正电，逸出功大的物质表面则增加电子从而带负电荷，所以不同物质电子逸出功的不同是产生静电的基础。

静电的积聚与物质的导电性能有关。以电阻率来表示时，电阻率越小的物质，导电性能良好，静电不易积聚。当材料的电阻率小于 106欧·厘米时，因其本身具有良好的导电性能，静电很快泄漏。材料电阻率大于 1016欧·厘米或小于 109欧·厘米者也不易产生静电。而电阻率为 1012欧·厘米的材料最易产生静电。材料电阻率与产生静电的关系见图6－5

两种不同物质在紧密接触、摩擦而又迅速分离时，电子从一个物质转移到另一个物质，因此摩擦、剥离、撞击都会导致静电火花。带电物体能使附近与它不接触的另一导体表面出现极性相反的电荷，称为感应起电。物理状态不同的固体相互接触摩擦时，各自的表面就会发生电荷再分配。两个固体重新分离后，每个固体的表面会带有比接触前过量的正或负电荷，这种现象为静电。
2、静电危害
常见的塑料为绝缘体，体积电阻率很大，一般在1019-1020Ω/cm2之间，这使得塑料制品在使用过程中易产生静电， 3、抗静电方法：对塑料而言，防止静电产生的最有效的办法为改变其导电性，降低其体积电阻率。聚合物电阻率在109-1011Ω/cm2 之间时，既可达到抗静电要求。
4、抗静电周转箱
聚丙烯（PP）的体积电阻率较高，在1019-1020Ω/cm2，难以将产生的电荷及时泄逸。以共聚丙烯为基材,加入抗静电剂共混，制得抗静电PP，以此复合材料为原料，经传统的注射成型制成的周转箱为抗静电周转箱(不改变原有箱体的颜)。表面与体积电阻率为103-105Ω/cm2或104-106Ω/cm2，摩擦静电≤50V的导电周转箱（箱体颜为黑），其导电

性能可维持三年以上，并不受大气状态所影响。
(1)电性能
a.表面电阻率：130×1014Ω·cm (19℃) b.体积电阻率：2.49×1015Y·cm (19℃) c.介电常数：7.41(19℃，1MH-Z) d.介电损耗：0.00141(19℃，1MH-Z)

材料名称	绿玻璃	白冕玻璃	硼硅玻璃	石英玻璃
国家标准代号	L	B	D	S

　· 玻璃典型特征

		L	B	D	S
热学特征	膨胀系数（ a50-200 ℃× 10 -7 ）	94	93	37	5
热学特征	退火点（℃）	542	533	686	1120
电学特征	表面电阻率（Ω）	6 × 10 9	1 × 10 9	2 × 10 12	1 × 10 19
电学特征	体电阻率〔Ω/ cm 〕	1 × 10 12	1 × 10 15	1 × 10 15	1 × 10 18

其它性质
电负性	2.55（鲍林标度）
比热	710 J/(kg•K)
电导率	0.061×10-6氧化亚铁/(米欧姆)
热导率	129 W/(m•K)
第一电离能	1086.5 kJ/mol
第二电离能	2352.6 kJ/mol
第三电离能	4620.5 kJ/mol
第四电离能	6222.7 kJ/mol
第五电离能	37831 kJ/mol
第六电离能	47277.0 kJ/mol

聚氯乙烯是一种使用一个氯原子取代聚乙烯中的一个氢原子的高分子材料。聚氯乙烯、聚氯乙烯树脂分子式：-[CH2-HCCL]n- ,是五大通用合成树脂之一，世界产量和消费量仅次于聚乙烯和聚丙烯，列第三位。聚氯乙烯外观为白或微黄粉末或颗粒，无毒无味，具有优良的耐侯性、耐臭氧、耐化学药品及耐老化性能，具有良好的耐油性、阻燃性及着性能，具有极好的韧性（在-30℃仍有柔韧性，脆化温度在-70℃以下），聚乙烯是最结构简单的高分子，也是应用最广泛的高分子材料。它是由重复的–CH2–单元连接而成的。聚乙烯是通过乙烯（ CH2=CH2 ）聚乙烯的分子量在1万~100万之间，分子量超过100万的为超高分子量聚乙烯。分子量越高，其物理力学性能越好，但随着分子量的增高，加工性能降低。的加成聚合而成的。碳原子一般是四价的，这就需要4个单电子，但是其基态只有2个单电子，所以成键时总是要进行杂化。最常见的杂化方式是sp3杂化，4个价电子被充分利用，平均分布在4个轨道里，属于等性杂化。这种结构完全对称，成键以后是稳定的σ键，而且没有孤电子对的排斥，非常稳定。简单的说就是一种元素吸引电子能力的大小。鲍林定义氟的电负性为4.0其中电负性大于2的元素易得电子，电负性小于2 的元素易失电子。氢 2.2 锂 0.98 铍 1.57 硼 2.04 碳 2.55

共价键的极性通常是静态下未受外来试剂或电场的作用时就能表现出来的属性。另一方面，

不论是极性的还是非极性的共价键均能在外电场影响下引起键电子云密度的重新分布，从而使极性发生变化，这种性质称为共价键的可极化性

氢比较不活泼，但可用催化剂活化。在高温下氢非常活泼。除稀有气体元素外，几乎所有的元素都能与氢生成化合物。电负性 2.2（鲍林标度）比热 14304 J/(kg·K) 电导率无数据热导率 0.1815 W/(m·K) 电离能 1312 kJ/mol

氢是周期系中第一号元素，在所有元素原子中氢原子的结构是最简单的，氢的电子层结构为1s1。已知氢有三种同位素，其中 (氕，符号H)占其总量的99.98％，(氘，符号D)占0.016％，(氚，符号T)占总量的0.004％①。由于它们的质子数相同而中子数不同，因而它们的单质和化合物的化学性质基本相同，物理性质和生物性质则有所不同。氢的一些重要性质列于表中。

价层电子构型	1S1	电离能/(kJ·mol-1)	1312
氧化数	-l，0，+1	电子亲合能/(kJ·mol-1)	-72.8
原于半径/pm	37	电负性	2.20

从表9-8可看出，氢的电离能并不小(比碱金属几乎大2～3倍)：电子亲合能代数值也不太小；电负性在元素中处于中间地位，所以氢与非金属和金属都能化合。它的成键方式主要有以下几种情况：
(1)失去价电子氢原子失去ls电子就成为H+，H+维棉实际上是氢原子的核即质子。由于质子的半径为氢原子半径的几万分之一，因此质子具有很强的电场，能使邻近的原子或分子强烈地变形。H+在水溶液中与H2O结合，以水合氢离子(H3O+)存在。
(2)结合一个电子氢原子可以结合一个电子而形成具有氦原子ls2结构的H-，这是氢和活泼金属相化合形成离子型氢化物时的价键特征。

使气态的基态原子失去一个电子，变成带一个正电荷的气态离子所需的最低能量，称为该元素原子的第一电离能（I1）；使气态的基态正一价离子失去一个电子，变成气态正二价离子所需的最低能量，称为第二电离能（I2）；依次类推，还有第三、第四电离能I3、I4等，电离能的单位常用kJ/mol。气态的基态原子获得一个电子变成气态的负一价离子时所吸收（取正值）或放出（取负值）的能量，称为该原子的第一电子亲合能（E1）。与电离能类似，也有第二、第三……电子亲合能E2、E3……，电子亲合能的单位常用kJ/mol。

在物理和化学中分析的熵对应的是物质的能量状态、量子状态或者空间状态的复杂程度。关于物质的组成成分的复杂程度并没有计量过（这种复杂程度由于在化学变化中没有变化，不计量也没有什么关系）。

但是从组成论的观点（见本网站的组成论讲座）看，每个分子就是一个广义集合。知道化学分子式（组成）就是知道了分布函数，也就可以计算化合物分子的复杂程度。这个复杂程度描述了不同的原子各有多少。我们承认这个化合物存在，就应当承认这个复杂程度的客观存在。

这个认识也可以用于原子层次。化学物质的每个原子，由不同数量的质子、中子、电子组成的，所以也可以根据不同数量的基本粒子各有多少而计算对应的复杂程度。如果用物理学语言，这就是原子组成熵。现在我们具体计算这个熵。

● 原子由不同数量的电子、中子、质子组成的，一个原子的复杂程度是多少？

● 1摩尔这种原子的复杂程度是多少？是否可以把它折算为热力学中的熵？

● 是否可以与热力学熵做比较？

现在结合表1 给出的数据回答这些问题。表的第1列是化学元素（原子）的符号，第2、3、4、5、6列分别是在各个元素的原子具有的质子个数、原子量、中子个数、电子个数和质子、中子、电子的总数。第7列是利用组成论讲座第7章的公式（7.5）计算出来的一个原子的复杂程度。第8列是折算出来的1摩尔的原子具有的复杂程度，但是单位已经换算为热力学熵了（便于与热力学熵比较）。

表1 某些元素的原子组成的复杂程度和熵

操作性条件反射

元素名称	质子数	原子量	中子数	电子数	粒子总数	复杂程度 (纳特)	热力学熵 (J/mol.K)
H	1	1	0	1	2	1.386294	11.52011
Li	3	7	4	3	10	10.889	90.48759
Be	4	9	5	4	13	14.2068	118.0585
C	6	12	6	6	18	19.77502	164.3304
N	7	14	7	7	21	23.07086	191.7188
O	8	16	8	8	24	26.36669	219.1072
F	9	19	10	9	28	30.72583	255.3317
Na	11	23	12	11	34	37.32368	310.1598
Mg	12	24	12	12	36	39.55004	328.6609
Al	13	27	14	13	40	43.91969	364.9726
Si	14	28	14	14	42	46.14172	383.4377
P	15	30	15	15	45	49.43755	410.8261
S	16	32	16	16	48	52.73339	438.2145
Cl	17	35	18	17	52	57.10873	474.5735
K	19	39	20	19	58	63.70237	529.3667
Ca	20	40	20	20	60	65.91674	547.7681
Cr	24	52	28	24	76	83.28742	692.1185
Mn	25	55	30	25	80	87.58242	727.8099
Fe	26	56	30	26	82	89.89404	747.0194
Co	27	59	32	27	86	94.19513	782.7615
Ni	28	59	31	28	87	95.47695	793.4135
Cu	29	64	35	29	93	101.7914	845.8866
Zn	30	65	35	30	95	104.1093	865.1481
Br	35	80	45	35	115	125.493	1042.847
Ag	47	108	61	47	155	169.0537	1404.836
Cd	48	112	64	48	160	174.224	1447.801
I	53	127	74	53	180	195.3805	1623.612
Pt	78	195	117	78	273	294.5649	2447.834
2007广东高考 Au	79	197	118	79	276	297.9171	2475.691 自己的花是让别人看的教学设计
Hg	80	200	120	80	280	302.1178	2510.599
Pb	82	207	125	82	289	311.3561	2587.37
Ra	88	226	138	88	314	337.3371	2803.271
Th	90	232	142	90	322	345.7124	2872.87
Pa	91	231	140	91	322	346.5992	2880.24
U	92 杨贵妃传	238	146	92	330	354.0849	2942.446
Pu	94	244	150	94	338	362.4548	3011.999
Lr	103	256	153	103	359	387.7016	3221.8

表中的质子数也就是化学元素周期表中的原子序数。我们把原子量取整数（忽略同位素问题）作为该原子的质子和中子的个数的和，并且把它减去质子的数量就得到中子的数量。而电子的数量当然是与质子的数量相同的。

从广义集合的角度看一个原子，我们要承认这里的个体总数就是质子、中子和电子的数量的和（尽管它们的质量差别很大，但是在广义集合中的地位相同！）。根据复杂程度公式（见组成论第七章）

知道了三种不同的粒子的数量就可以计算它的复杂程度。例如对应原子氧O，它有8个质子、8个电子、8个中子，粒子总数是24。依公式，复杂程度C为

C=-8 ln(8/24) -8 ln(8/24) -8 ln(8/24) =26.36nat

表中每种元素的1个原子的复杂程度都是按这个公式计算出来的。

根据组成论第七章的公式和讨论，N个原子的复杂程度是一个原子的复杂程度的N倍。所以

1摩尔氧原子的复杂程度就是阿佛加德罗常数（6.02×1023）乘26.36。它是一个非常大是数值。另外，因为复杂程度C与热力学熵S的关系是 S=kC

这里的k是玻尔兹曼常数1.38×10-23J/mol.k，所以1摩尔的氧原子的组成熵S是 S=（1.38×10-23）×（6.02×1023）×26.36=219J/mol.k

它就是表中氧O的行的最后一列给出的数值。表2给出了几种化学物质在一个大气压力，摄氏温度为25度时1摩尔物质的热力学熵。从对比看原子组成的熵比化学过程考虑的热力学熵要大。在这里我们已经看到它们有可比性，有相同的数量级。

表2化学物质在一个大气压力，摄氏温度为25度时1摩尔物质的热力学熵。

固体	热力学熵（J/mol.k）	液体	热力学熵（J/mol.k）	气体	热力学熵（J/mol.k）
C金刚石	2.4	H2O	69.9	He	126
Si	18.7	Hg	77.4	Ar	154.7

以上的对比有什么更深的含义？下面做一些说明。物理学和化学中的热力学熵是利用物理或者化学过程的热量吞吐而计算出来的。在与统计力学联系起来以后，这个熵的值描述了（例如1摩尔物质）物质的微观状态的复杂程度。具体地说这个微观状态实际上仅指与运动状态（能量能级）、量子状态、粒子分布的空间状态（分散程度）的复杂程度。用广义集合的语言说，这里涉及的标志变量只有能量、量子态、空间状态。而没有涉及该物质的化学组成甚至原子组成的多样性、复杂性。由于在化学变化中原子组成是不变化的，所以我们计算的原子组成的复杂程度也没有变化。过去没有考虑它们也没有错误。或者说人们忽略这个量有不足为怪。

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