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1、1.2.1晶體結(jié)合的類型1.2.2結(jié)合力1.2晶體的結(jié)合結(jié)合力的不同可以將其分成五個典型的結(jié)合類型:離子晶體原子晶體金屬晶體分子晶體氫鍵晶體1.2.1晶體的結(jié)合類型I-VII族組成的晶體是典型的離子晶體，如：NaCI、CsCI；II-VI族化合物可以看作離子晶體，如：CdS、ZnS。一、離子晶體1.類型剛球模型：組成離子晶體的原子在得失電子后，電子組態(tài)與惰性原子的電子組態(tài)一樣，這種電子殼層結(jié)構(gòu)是穩(wěn)定的，具有球形對稱性，由此可以把正負離子作為鋼球來處理。2.基本概念結(jié)合力：正負離子間的靜電庫侖力。配位
2、體：離子的最鄰近的異種離子。配位數(shù)：異種離子的總數(shù)。晶體的結(jié)合能Eb：晶體由N個原子組成，這些原子的在自由時的總能量EN與晶體處于穩(wěn)定狀態(tài)時的能量（動能和勢能）E0之差。晶體結(jié)合能的意義：結(jié)合能對了解組成晶體的粒子間相互作用的本質(zhì)，為探索新材料的合成提供了理論指導(dǎo)。(1）氯化鈉型是由兩種面心立方結(jié)構(gòu)的離子沿晶軸平移1/2間距而成，配位數(shù)為6。NaCI、KCI、AgBr、PbS、MgO等皆屬此類；(2）氯花銫型是由兩種簡立方結(jié)構(gòu)的離子沿空間對角線位移1/2長度套購而成，配位數(shù)為8。TiBr、TiI等皆
3、屬此類。3.晶格復(fù)式格子。4.典型的離子晶體結(jié)構(gòu)（3）離子結(jié)合成分較大的半導(dǎo)體材料ZnS等，是由兩種各為面心立方結(jié)構(gòu)的離子沿空間對角線位移1/4程度套購而成的閃鋅礦結(jié)構(gòu)，配位數(shù)為4。結(jié)合能的數(shù)量級約在800kJ/mol，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定導(dǎo)致4.特性導(dǎo)電性能差、熔點高、硬度高、熱膨脹系數(shù)小。在紅外區(qū)有一特征峰，但對可見光是透明的。晶格：復(fù)式格子類型：IV族元素C（晶剛石）、Si、Ge、Sn(灰錫）的晶體。結(jié)合力：共價鍵力。特點：飽和性------形成鍵的數(shù)目（配位數(shù)）有一最大值；方向性------各個共價鍵之
4、間有確定的取向。例如：金剛石結(jié)構(gòu)的4個鍵的方向是沿著正四面體的4個頂角方向，鍵間的夾角恒為109028‘。二、原子晶體（共價晶體）特性：特性差別較大。典型的原子晶體，具有熔點高、導(dǎo)電性能差、硬度高等特點。例如：從熔點來看，金剛石約為3280k、而Si為1693k，Ge為1209k。從導(dǎo)電性來看，金剛石是一種良好的絕緣體，而Si和Ge在極低溫度下才是絕緣體，同時它們的電阻率隨溫度升高而急速的下降，是典型的半導(dǎo)體材料。類型：I、II族元素及過渡元素都是典型的金屬晶體。結(jié)合力：主要是由原子實和電子云之間的
5、靜電庫侖力，所以要求排列最緊密。晶格：不喇菲格子。原胞：大多數(shù)金屬為立方密積和六角密積，配位數(shù)均為12。前者如Cu、Ag、Au、AI，后者如Be、Mg、Zn、Cd。少數(shù)金屬具有體心立方結(jié)構(gòu)，如Li、Na、K、Rb、Cs、Mo、W等。特性：具有良好的導(dǎo)電性，結(jié)合力小，但過渡金屬的結(jié)合能則比較大。三、金屬晶體晶體中粒子的互作用可分為兩大類：1.吸引作用：是由于異性電荷之間的庫侖力，引起的作用在遠距離是主要的。2.排斥作用：一是同性電荷之間的庫侖力，二是泡利原理所引起，在近距離是主要的。在一適當?shù)木嚯x吸引
6、作用=排斥作用晶格處于穩(wěn)定狀態(tài)1.2.2結(jié)合力一、結(jié)合力原子間的相互作用由勢能u(r)可以按下式計算互作用力：f(r)=-du(r)/dr當兩原子很靠近時，斥力大于引力，總的作用力f(r)?0。當兩原子相離比較遠時，總的作用力為引力，f(r)?0二互作用力、互作用勢能和原子間距的關(guān)系u(r)rrf(r)rorm斥力吸引力1.計算ro、rm在某一適當距離ro，引力和斥力相抵消，f(r)=0即：du(r)/dr
7、ro=0得ro由：df(r)/dr
8、rm=-d2u(r)/dr2
9、rm=0得rm兩原子間的互
10、作用勢能可用密函數(shù)來表達：u(r)=?A/rm+B/rnA、B、m、n為大于零的常數(shù)，第一項表示吸引能，第二項表示斥力能。晶體中總互作用勢能為原子或離子對間的互作用勢能之和用經(jīng)典的處理方法：先計算兩個原子之間的互作用勢能，再把晶體的結(jié)構(gòu)因素考慮進去，綜合起來就可以求得晶體的總勢能。設(shè)晶體中兩原子的互作用勢能為u(rij),則由N個原子組成的晶體其總的互作用勢能為：u(r)=1/2??u(rij)2.求結(jié)合能已知原子間的結(jié)合力、結(jié)合能的數(shù)學(xué)表達式，可以計算晶格常數(shù)、體積彈性模量、抗張強度等許多物理量。
11、例如：晶胞常數(shù)的計算：原子處于平衡位置時，結(jié)合能最小，由du(r)/dr
12、ro=0求晶格常數(shù)。三、結(jié)合力、勢能的意義小結(jié)1.固體的結(jié)合全部歸因于電子的負電荷和原子核的正電荷之間的靜電吸引作用。但不同類型，表現(xiàn)形式不同。★離子鍵是由異性離子的靜電吸引而形成；★共價鍵是反平行自旋的交疊電子，通過靜電吸引束縛與它們關(guān)聯(lián)的離子而形成；★金屬鍵是靠負電子云同正離子實間的庫侖力形成；★分子鍵靠感生偶極矩間的互作用形成★氫鍵是氫原子核通過庫侖作用與負電性較大的離子結(jié)合形成。2.原子
