第九章 789789热线1.ppt

腾 迅 公 司 总 部 电 话：0755一33916一199 王 经 理 接 听 结合类型及相互作用力 概述 原子结合成晶体时，原子的外层电子要重新分布。外层电子的不同分布产生了不同类型的结合力。不同类型的结合力，导致了晶体结合的不同类型。 尽管晶体结合类型不同，但结合力有其共性： 库仑吸引力是原子结合的动力，它是长程力；晶体原子间还存在排斥力，它是短程力；在平衡时，吸引力与排斥力相等。 同种原子，在不同结合类型中有不同的电子云分布，因此呈现出不同的原子半径和离子半径。 原子间存在吸引力和排斥力的宏观反映，就是固体有弹性。固体的弹性形变遵守胡克定律。 几个概念 电离能、电子亲和能和电负性这几个概念，由于在今后的课程学习中还会重新重点提及，所以这里就不多作介绍了。 对于固体物理基础来说，我们只要掌握结合能这个概念就可以了。 目前来说，我们只要掌握了有关固体的基本理论及其基本的分析方法，在今后遇到类似问题就可以轻车熟路的解决了。 第二章 晶体的结合 §2.1 晶体的结合类型 晶体的结合类型 1.离子晶体 ( Ionic Crystal ) 2.原子晶体 ( Covalent Crystal ) 3.金属晶体 ( Metallic crystal ) 4.分子晶体 ( Molecular crystal ) 5.氢键晶体 ( Hydrogen –bonded Crystals ) 6.混合型晶体体 一、离子晶体 二、原子晶体(共价键晶体) 三、金属晶体 四、分子晶体 五、氢键晶体 §2.2 结合力的一般性质一、两个原子间的相互作用 §2.7晶体的弹性模量 预备知识 1，线性代数 2，张量的定义： 简单的说，是矢量概念与矩阵概念的推广，标量是零阶张量，矢量是一阶张量，矩阵是二阶张量，而三阶张量则好比立体矩阵，更高阶的张量，无法用图像表示。 简介 一、应力 当固体受到外力作用时，固体中的质点偏离原平衡位置；与此同时，固体内部产生一种弹性恢复力。外力撤销后，质点能恢复到原平衡位置的性质，称为固体的弹性。 所谓应力，是指固体受到外力时，内部产生的抵抗形变的弹性恢复力。 * Ｑ Ｑ 总 部 电 话：089一86667一1278 腾 迅 总 部 电 话：0755一36515一505 王 经 理 接 听 Copyright ? 1998 - 2011 Tencent. All Rights Reserved 1.结合能(binding energy) Eb=EN-E0 其中，EN：N个原子孤立(或自由)时的总能量； E0： N个原子结合成晶体时的总能量。 一般情况下，E0 EN，Eb0，即结构是稳定的。 2.结合能的物理本质 粒子(原子、分子、离子)从自由状态结合为晶体过程中所放出的能量，或把晶体拆散为各个自由粒子所必须的能量。 3.结合能的单位 晶体结合能的大小取决于粒子种类、结构和温度。 结合能的单位有：kcal/mol，kJ/mol，eV/atom。 4.研究晶体结合能的意义 (1)计算晶格常数和体积弹性模量。因为晶体的结合能和晶体的晶格常数a、体积弹性模量K有关，因此，可以通过结合能求出晶体的晶格常数和体积弹性模量。 (2)通过实验和理论的比较，检验理论的正确性。 (3)对实际研究提供正确的理论指导。 1.晶体的结合类型 根据晶体结合键的类型，晶体的结合类型可以分为五大类：离子晶体(NaCl)、原子晶体(金刚石)、金属晶体(Cu、Al)、分子晶体(Ar)和氢键晶体(冰)。 2.粒子间相互作用的特点 晶体的结合力的类型是多种多样的，但粒子间相互间作用的关系是相同的(或相似的)。可以分为吸引和排斥。远距离(大于几个?)吸引为主；近距离(小于平均粒子间距)排斥为主。 Types of crystal binding 1.离子晶体的结合力——静电库仑力。 典型的离子晶体是第Ⅰ族和第Ⅶ族元素组成的化合物。而第Ⅱ族和第Ⅵ族组成的化合物ZnS也可以近似看成离子晶体。 2.离子晶体的结合类型 (1)NaCl型—两套面心立方套构而成。配位数为6。 (2)CsCl型—两套简立方套构而成。配位数为8。 (3)ZnS型—两套面心立方套构而成。配位数为4。 NaCl晶胞结构示意图 CsCl晶胞、原胞示意图 闪锌矿晶胞示意图 1 2 3 4 3.离子晶体的特点 (1)构成晶体的基本单元是离子； (2)晶体的结合力是靠正负离子间的静电库仑力；(3)离子晶体是复式格子，配位数不超过8； (4)结构稳定，结合能约为800kJ/mol； (5)导电性差