晶体的结合力（第二章）解析ppt课件.ppt

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1、第二章　晶体的结合本章主题－－大量原子、分子聚合在一起构成晶体的原因。从能量角度晶体结合的性质讨论说明晶体的结合能与晶体的力学性质的关系；晶体的热学性质的关系；从键的性质出发讨论晶体结合的分类晶体结合时的物理本质原子结合成晶体，本质上都是由于原子间的库仑相互作用加上量子效应。结合过程中，原子内部满壳层的电子基本保持稳定，只是价电子在实空间的几率分布会随着晶体中原子之间的相互作用重新分布。固体物理中电子几率的重新分布，按化学家的语言来说就是在原子之间形成了化学键。晶体中原子的相互作用称为键，晶体结合类型按键的性质主

2、要有五种：按键的性质晶体结合类型离子键共价键金属键范德瓦尔斯键（分子键）氢键。§2.1原子的电负性一、原子的电子分布原子的壳层结构各种原子的化学性质和物理性质的变化显示出高度的规律性，这实际上反映了原子结构的情况。即原子结构决定了元素性质。元素周期表中，同一竖列的元素具有相似的化学性质。周期表中同一竖列的诸元素都有相仿的光谱结构。元素的电离能显示出周期性，碱金属元素电离能最小，惰性气体电离能最大。§2.1原子的电负性原子的电子壳层结构:是原子内部电子分布状况的形象化描述。电子状态的具体内容是下列四个量子数所代表的

3、一些运动情况：主量子数nn=1,2,3…代表电子运动区域的大小和它的总能量的主要部分，前者按轨道的描述也就是轨道的大小。轨道角动量量子数=0,1,2,…..(n-1)代表轨道的形状和轨道角动量，同电子的能量有关；轨道方向量子数代表轨道在空间的可能取向，也代表轨道角动量在某一特殊方向（例如磁场）的分量；自旋方向量子数代表电子自旋的取向，也代表电子自旋角动量在某特殊方向（例如磁场）的分量。电子在各壳层上的填充，遵循能量最小原理、泡利不相容原理和洪特规则。泡利不相容原理：在原子中不能有两个电子处在同一量子态，用上述这四

4、个量子数来描述，即不能有两个电子具有完全相同的四个量子数。适用于费米子：具有半整数自旋的粒子。能量最低原理：自然界普遍规律，任何稳定体系，其能量最低。洪特定则：电子依能量由低到高依次进入轨道并先单一平行地占据尽量多的等价轨道。§2.1原子的电负性根据泡利不相容原理，可以算出毎一壳层或毎一支壳层中所能容纳的最多电子数，分别为：壳层：支壳层：闭合壳层：当壳层（或支壳层）上电子数目达到它的最大数目时，这个壳层（或支壳层）就称为闭合壳层。§2.1原子的电负性原子中各壳层可以容纳的最多电子数壳层（主量子数）支壳层2（2l＋

5、1）最多电子数(2n2)S(l=0)P(l=1)d(l=2)f(l=3)g(l=4)K(n=1)2----2L(n=2)26---8M(n=3)2610--18N(n=4)261014-32O(n=5)2610141850§2.1原子的电负性电子组态给定原子的所有电子的主量子数n和轨道量子数l的组合。例如：硅原子（Si,Z=14）,电子组态：外层电子组态（指价电子）决定各元素化学性质的相似性。§2.1原子的电负性二、电离能使原子失去一个电子所需要的能量称为原子的电离能影响电离能大小的因素:原子半径、有效核电荷和原

6、子的电子构型§2.1原子的电负性电离能的意义：反映了元素原子失电子的难易，电离能越大，失电子越难，金属性越弱，电离能越小，金属性越强。电离能变化规律：A：同周期元素而言，ⅠA族第一电离能小，ⅦA族第一电离能最大，从左到右总体呈现增大趋势.B：同主族，从上到下，第一电离能逐渐减弱三、电子亲和能一个中性原子获得一个电子成为负离子所释放出的能量叫电子亲和能。电子亲和能一般随原子半径的减小而增大。因为原子半径小，核电荷对电子的吸引力较强。影响电子亲和能大小的因素与电离能相同，即原子半径、有效核电荷和原子的电子构型。它的变

7、化趋势与电离能相似，具有大的电离能的元素一般电子亲和能也很大。§2.1原子的电负性四、电负性原子对价电子的束缚能力愈强，则该原子的电离能和亲和能就愈大。为了总体上描述，引用电负性来度量原子吸引电子的能力。穆力肯（R.S.Mulliken）电负性定义：系数0.18的选取，是为了使Li的电负性为1。1896-1986USA.PhysicistandChemist同一周期：从左到右电负性依次增大同一主族：从上到下电负性依次变小§2.1原子的电负性IonizationEnergies,ElectronAffinitie

8、sandElectronegativiesoftheElements由上往下电负性逐渐减小IonizationEnergy(IE)andElectronAffinities(EA)areexpressedaskilojoulespermole.1eV=96,490J/mol=1.602176×10-19J由左向右电负性逐渐增加§2.1原子的电负性§2.1原子的电负性利用电