02固体的结合.PPT

02 固体的结合_XCH 固体物理* 第二章 固体的结合 ? 晶体结合的类型 ? 晶体结合的物理本质 固体结合的基本形式 与固体材料的结构__物理和化学性质有密切联系 I 族碱金属元素 —— Li__Na__K__Rb__Cs VII 族的卤素元素 —— F__Cl__Br__I 02_01 离子性结合 结合为离子晶体 —— NaCl__ CsCl 半导体材料 —— CdS__ZnS ? 1 离子晶体结合的特点 CsCl晶体 —— Cs原子失去电子__Cl获得电子 —— 形成离子键 —— 电子高度局域在离子实的附近 稳定球对称壳层结构 ? 离子晶体的模型：正__负离子 —— 刚球 ? 离子晶体结合力 ? 一种离子的最近邻离子 —— 异性离子 ? 配位数最多 —— 8 稳定性 —— 导电性能差__熔点高__硬度高__膨胀系数小 —— 库仑吸引力作用 —— 排斥力__泡利不相容原理__电子云的交迭 —— 排斥力和吸引力相互平衡__形成稳定的离子晶体 氯化钠型 —— NaCl__KCl__AgBr__PbS__MgO__配位数 6 氯化铯型 —— CsCl__ TlBr__TlI__配位数 8 离子结合成分较大的半导体材料ZnS等__配位数 4 2 离子晶体结合的性质 1) 系统内能的计算 晶体内能 —— 所有离子相互作用库仑能和排斥能之和 NaCl晶体 —— 相邻正负离子的距离 r ? 一个正离子的平均库仑能 —— 正整数 求和 —— 遍及所有正负离子 —— 库仑相互作用能为两个离子所共有 ? 一个负离子的平均库仑能 —— 遍及所有正负离子 ? 原胞有两个离子__原胞的库仑能 马德隆常数 —— 取决于晶体的结构 原胞的库仑能 几种常见的晶体晶格的马德隆常数 离子晶体 NaCl CsCl ZnS 马德隆常数 1.748 1.763 1.638 离子间的排斥能 NaCl —— 计近邻离子排斥作用 —— 每个原胞平均排斥能 两 种 形 式 可 选 取 ? 晶体中 —— N个原胞 系统的内能 2) 平衡时晶体的体积和晶格常数 原子形成晶体 —— 系统具有更低能量 原子分散状态 —— 内能为零 排列形成晶体 —— 内能降低 放出能量W —— 结合能 结合成晶体后系统的内能