固體物理第4課化學鍵(編輯修改稿)
2025-02-09 17:04 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 )()(00rfrrorfrrrfrrrfrrrfrrrurfmmnmnmBArBrArunm?????：對于穩(wěn)定的雙原子體系、 0)(內(nèi)能＝勢能動能勢能晶體的內(nèi)能 忽略動能 ??? ?????? ??? ????NjjNiNjijijruNrUjirurUru211 1)(2 )( )(21)( )( ：子的差異，上式簡化為忽略表面原子和內(nèi)部原為：則整個晶體的勢能函數(shù)互作用勢能N 個原子，相鄰原子間)()( VUrU ? (1)晶體的內(nèi)能函數(shù) 0 )()( )(RRUrURarRrrrUijijij鄰的原子間距：形成穩(wěn)定晶體時，最近最近鄰的原子間距：???0)(0???? RRRRU(2)晶格常數(shù) （ 示意圖 ） 00????????? ：體積的相對變化：壓強VVpVVpK ΔΔΔΔ0VUVUpVpWUWQUQ????????????? ?????外力做功等于內(nèi)能增加 (3) 體彈性模量 體積沒變化其中稱為體彈性模量根據(jù)泰勒函數(shù)展開式： 0)( )()()()(!21)()())((!21))(()()(00220002222233222000000000000?????????????????????????????????????????????????????PVUKVVUVVpKVVVVUVVUpVVUVVUVUVUpxxxfxxxfxfxfVVVVVVV??0)()()(0)()()(0)( )( 2222m a xm a xm a x???????????????????????????????????????????????????????mmmmVVmmrrrrVVmmmmVVUVrVUruVrrrurrurfrrfVUpVUpVVrrrfPSPpP?記為此時的負極大抗張強度：最大張力：張力(4) 抗張強度 ???????????混合型晶體氫鍵晶體分子晶體金屬晶體共價晶體（原子晶體）離子晶體：按結(jié)合力的性質(zhì) ?????????常見晶體晶體的物理、化學性質(zhì)晶體的結(jié)構(gòu)結(jié)合力的性質(zhì)結(jié)合力的類型：對于每種晶體 離子鍵和離子晶體 ? 離子對的形成與離子晶體的結(jié)構(gòu) 飽和的電子殼層具有最穩(wěn)定的原子核外電子結(jié)構(gòu)． 由兩種不同元素組成的晶體中，負電性小的原子 A上的價電子將向負電性大的原子 B轉(zhuǎn)移，晶體的結(jié)合力是正 A+和負 B離子間的庫侖力。形成穩(wěn)定晶體時還必須有某種近距的排斥作用與靜電吸引作用相平衡。這種近距的排斥作用歸因于泡利原理引起的斥力。 ? 原子間引力 正離子和負離子的靜電庫侖作用 ? 短程排斥力 如果只存在原子間引力，離子晶體要崩塌，而穩(wěn)定性則表明離子間存在短程排斥力． 根據(jù)泡利不相容原理，電子作為費米子，只能占有一個具有固定量子數(shù) （ quantum orbit），當相鄰離子的電子云發(fā)生交疊時，穩(wěn)定飽和殼層結(jié)構(gòu)會強迫交疊的電子云進入能量更高的軌道，則其內(nèi)能升高，更高的內(nèi)能意味著 Na+和 Cl之間產(chǎn)生了排斥力， F=dU/dr0. 形成離子晶體的原則 1. 每個離子的最鄰近都應(yīng)是異號離子； 2. 在滿足上面條件的前提下，配位數(shù)越大越好，典型的結(jié)構(gòu)有三種：氯化銫型，氯化鈉型，閃鋅礦型。 3. 晶體組成與陰陽離子半徑相對大小決定： 閃鋅礦型： rC/rA 氯化鈉型： rC/rA 氯化銫型： rC/rA 南 正負離子盡可能跟最多的異號離子接觸，以使系統(tǒng)能量盡可能低而形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。 配位數(shù) ：晶體中一個原子周圍最近鄰的原子數(shù)。 2，3， 4， 6， 8， 12 NaCl:6 CsCl:8 氯化銫 氯化鈉 返回 晶體的結(jié)合能 這樣組成的化合物一般稱為離子化合物。離子化合物的穩(wěn)定性導致它具有導電性差、熔點高、硬度高和膨脹系數(shù)小的特點。熔融后能導電，溶解在液體中也能導電。離子具有球?qū)ΨQ的電子云分布，因此離子鍵沒有方向性和飽和性。大多數(shù)離子晶體透可見光。 離子晶體的例子 玻恩 馬德隆 (1) 內(nèi)能函數(shù) ijijcijjiijcnrerurqqrurr0204)( 4)( a. 1 1 ?????????????????一價離子晶體：：同性電荷：異性電荷點電荷：庫侖作用能正比于泡利排斥能正比于庫侖作用能勢能??? ???????????????????????????????????????????? ???? ?－：同
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