最新7晶体的结合力解析ppt课件.ppt

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1、7晶体的结合力解析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。根据泡利不相容原理，可以算出毎一壳层或毎一支壳

2、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＋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

3、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

4、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）

5、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,ElectronAffinitiesandElectronegativiesoftheElements由上往下电负性逐渐减小IonizationEnergy(IE)andElectronAffinities(EA)areexpressedaskilojo

6、ulespermole.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负性可以综合衡量各种元素的金属性和非金属性。一般地，电负性小的是金属性元素，电负性大的是非金属性元素。§2.2晶体的结合类型一、共价结合(共价晶体原子晶体)(1)元素族IV族元素(如C金刚石,Si,Ge)(2)结合方式(电负性较大原子)最外层有4个电子,分别和相邻的4个原子的最外层1个电子形成公用的封闭电子壳层(共价键),每对电子自旋相反。量子

7、力学计算证明：系统总能量下降，从而使两个原子结合在一起。当两个原子各自给出的两个电子的自旋方向相反时共价结合共价键硅离子价电子(3)结合力：共价键本质上只能由量子力学来解释。碳原子通过共价键结合成金刚石晶体，是量子效应和库仑相互作用的综合效果－交换力（杂化轨道）。饱和性：每个原子能成键的数目有个最大值，通常就是它的价电子壳层中的末配对电子数；方向性：各个共价键之间有确定的相对取向；例如，在金刚石结构中，4个键的方向沿正四面体的4个顶角方向，键间的夹角恒为109°28。(4)特点：共价健的两个特点

8、是：§2.2晶体的结合类型晶体特征：共价键是强键，结合能大,共享电子使得每个原子核外都是饱和电子壳层。共价晶体中的缺陷不容易产生熔点高（金刚石超过3000度），硬度高，导电性能差。§2.2晶体的结合类型第IV族元素的结构模型是以某一原子为中心的四面体，原子四个最邻近的原子处在正四面体的顶角上。二、离子结合（离子晶体）(1)元素族：周期表I族（碱金属）–VII（卤）族化合物（如NaCl,CsCl）是典型的离子晶体；(2)结合方式以I–VII族为例I族（碱金属）Na,K,Rb,Cs的最外层电子只有一