第二章 晶体的结合.ppt

《第二章 晶体的结合.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第二章晶体结合§2.1原子的电负性原子的电负性是用来表示原子得失电子能力的物理量。中性原子失去1个电子成为+1价离子时所需要的能量为第一电离能，从+1价离子再移去一个电子所需的能量为第二电离能。电离能越大，原子对价电子的束缚能力越强。1.电离能让原子失去电子所必需消耗的能量。电离能4.3396.1116.007.889.879.75011.8413.996元素NaMgAlSiPSClAr电离能5.1387.6445.9848.14910.5510.35713.0115.755元素KCaGaGeAsSeBr

2、kr电离能(单位:eV)小大2.电子亲和能:中性原子获得电子成为-1价离子时所放出的能量。B为电子亲合能。3.电负性电负性=0.18(电离能+亲和能)(1)周期表由上到下，电负性逐渐弱；(2)周期表越往下，一个周期内电负性的差别也越小。对比下表各个周期,可看出以下两个特性：IAIIAIIIAIVAVAVIAVIIALi1.0Na0.9K0.8Be1.5Mg1.2Ca1.0B2.0Al1.5Ga1.5C2.5Si1.8Ge1.8N3.0P2.1As2.0O3.5S2.5Se2.4F4.0Cl3.0Br2.8

3、电负性IA、IIA、IIIA电负性低的元素对电子束缚较弱，价电子易于摆脱原子束缚成为共有化电子，因此在形成晶体时便采取典型的金属结合。IVA、VA具有较强的电负性，它们束缚电子的能力较强，适于形成共价结合。周期表左端的元素负电性弱，易于失去电子；而右端的元素负电性强，易于获得电子，因此它们形成离子晶体。一．共价结合当二个电负性相同或接近（尤其是负电性又都较大）彼此靠近时，各贡献一个电子，为两个原子所共有，从而使其结合在一起，这种结合称为共价结合。能把两个原子结合在一起的一对为两个原子所共有的自旋相反配对的

4、电子结构，称为共价键。§2.2晶体的结合类型共价键的特性:饱和性：一个原子所能形成的共价键的数目有一个最大值。若价电子壳层未达到半满，则所有价电子都可能是未配对的，则可成价数＝价电子数N若价电子壳层等于或超过半满，满壳层时最多可容纳8个电子，未配对的电子数决定于未填充的量子态数，若价电子数为N，则能形成的共价键数目符合（8－N）规则。方向性：相邻原子只在特定方向上形成共价键。成键时，电子云发生交叠，交叠越多键能越大，系统能量越低，键越牢固。#例：金刚石的共价键碳原子的价电子组态为2S22P2，2S2态是填

5、满的，即电子处于自旋已配对的状态，2P态最多可填充6个电子[（2+1）个，P为=1]。而碳原子2P态只有二个电子，则可以认为，这二个电子均是处于自旋均未配对的状态，这时，它最多与其它原子间形成二个共价键。实验事实（1）金刚石中每个原子与周围四个原子形成结合。（2）周围四个原子的排列呈四面体结构，具有等同性，即碳原子与周围原子具有四个等价的共价键。C原子的葫芦状杂化轨道必定大头相对，以保证最大的电子云交叠，系统能量最低。同为C原子，不会形成离子键，由其物理特性也排除了金属键我们只能认为：金刚石中的C原子，不

6、是上述单独C原子的基态为基础的。每个碳原子与周围形成四个等价的共价键，前提条件为每个C原子首先需存在四个自旋未配对的价电子，则只能认为，金刚石的C原子的价电子组态先变成为2S1、2P3，然后这四个价电子产生所谓轨道杂化。杂化后的每个价电子含有（1/4）S和（3/4）P，这样也才与C原子有四个等价的键不矛盾，这样的电子轨道称为SP3杂化轨道。说明：（1）为什么一定要提出“杂化轨道”概念？答：只有这样所得结论，才与实验结果（金刚石有四个共价键且四个键等价指向四面体顶角方向）一致。(2)孤立C原子的2S态能量E

7、2s低于2P态能量E2P即E2s

8、平衡时，就形成稳定的离子键。例：NaCl三.金属结合由于电负性小的元素易于失去电子，而难以获得电子，所以当大量电负性小的原子相互接近组成晶体时，各原子给出自己的电子而成为带正电的原子实，价电子则在整个晶体中运动为所有原子所共有，因此可以认为金属晶体是带正电的原子实规则分布在价电子组成的电子云中。晶体的结合力主要为带正电的原子实与负电子云之间的库仑力。1.结构第Ⅰ族、第Ⅱ族及过渡元素晶体都是典型的金属晶体。结合力：金属键金属晶体