第二章固體的結(jié)合-文庫吧資料
2025-08-07 13:05本頁面
【正文】 成晶體時(shí)都發(fā)生了根本性的變化。 22 同樣，可以利用 DFT理論計(jì)算金屬晶體的晶格常數(shù)、結(jié)合能和體變模量等。 體心立方也具有較高的配位數(shù) 8， 也是一種常見的金屬結(jié)構(gòu) 。 21 金屬性結(jié)合還有一個重要特點(diǎn)，就是 對晶格中原子排列的具體形式?jīng)]有特殊要求 ,首先是一種體積效應(yīng)， 原子愈緊湊 , 庫侖能愈低 。體積縮小，共有化電子密度增加的同時(shí)， 動能增加；當(dāng)原子實(shí)相互接近到電子云明顯重疊時(shí)將產(chǎn) 生強(qiáng)烈的排斥作用。 20 金屬性結(jié)合 金屬性結(jié)合的基本特點(diǎn)是 電子的共有化 ，也就是說，在結(jié)合成晶體時(shí)，原來屬于各個原子的價(jià)電子不再束縛在原子內(nèi)，而在整個晶體內(nèi)運(yùn)動。 通常用 電離度 （ ionicity）來描述共價(jià)結(jié)合中的離子性成分； 電離度介于 0和 1之間，完全共價(jià)電離度等于 0，完全電離電離度等于 1；電離度越大，離子性越強(qiáng)，共價(jià)性越弱 。 19 共價(jià)晶體結(jié)合能的計(jì)算比離子性晶體復(fù)雜 。 當(dāng) A、 B是不同原子時(shí)，形成的共價(jià)鍵包含有離子鍵的成分，或者說這種情況下的結(jié)合介于共價(jià)結(jié)合和離子結(jié)合之間。 根據(jù)量子理論， 共價(jià)鍵的強(qiáng)弱取決于形成共價(jià)鍵的兩 個電子軌道相互交疊的程度 。這是由于它們的價(jià)電子殼層由一個 ns軌道和 3個 np軌道組成，共包含 8個量子態(tài)， 價(jià)電子殼層半滿或超過半滿時(shí)，未配對電子個數(shù)等于未填充量子態(tài) ，即 8?N。 當(dāng) 價(jià)電子殼層超過半滿時(shí) ， 部分電子由于Pauli不相容原理 必須配對 ， 形成共價(jià)鍵的數(shù)目少于價(jià)電子的數(shù)目 。 例如氫原子在 1s軌道上只有一個電子，自旋可以 取任意方向，這樣的電子稱為未配對電子，可以和其 它原子形成共價(jià)鍵；而 He原子中，兩個 1s電子具有相 反的自旋，已經(jīng)配對，無法和其他原子形成共價(jià)鍵。 16 共價(jià)鍵有兩個基本特征： 飽和性和方向性 。 基態(tài)情況下，兩個電子占據(jù)最低的能級（對應(yīng) 的單電子波函數(shù)稱為 成鍵軌道 ），而較高的能級全 空（對應(yīng)的單電子波函數(shù)稱為 反鍵軌道 ）； 導(dǎo)致體 系的總能量降低 ，形成穩(wěn)定的氫分子。求解可在由? ? ? ?A A B Brr?? 、張開的二維函數(shù)空間中進(jìn)行 ( 變分原理 ) ，即可設(shè)? ? ? ? ? ?ABr a r b r? ? ?? +. 求解 這一 單電子問題可得： 00。采用單電子近似：,i i i i i i i A i B e f fh h T V V V? ? ?? ? ? ? ?, e ffV為有效場。 13 設(shè)氫原子 A 和 B 是自由原子時(shí) ,各有一個 1s 價(jià)電子 ，歸一化波函數(shù)分別用? ? ? ?A A B Br R r R?? ?? 、表示，有AA A A B B B BHH ? ? ? ? ? ??? ，. 當(dāng)兩個原子靠近時(shí)，波函數(shù)交疊，形成共價(jià)鍵。 化學(xué)鍵是一個經(jīng)典概念，共價(jià)鍵的現(xiàn)代理論建立在量子理論基礎(chǔ)上 。 ? ? ? ? 1701 8 .r ???12 共價(jià)結(jié)合 共價(jià)結(jié)合的晶體稱為 共價(jià)晶體 或 同極晶體 。由此可以看出，n 值很大，表明排斥力隨距離變化很陡 ；結(jié)合能的主要貢獻(xiàn)來自庫侖能，排斥能只有庫侖能的 1/ n . 表
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