第三章晶体的结合

第三章晶体的结合第1页，课件共24页，创作于2023年2月什麽使分子、原子维系在一起形成形形色色的周期性结构第2页，课件共24页，创作于2023年2月3.1内聚能与晶体的力学、热学性质3.1.1内聚能

在绝对零度无外力条件下，稳定晶体的原子间距为一定值，r0，对晶体施加拉伸力，体积变大，外力做功r<r0r>r0

，外力所做的功，也使晶体的内能增加第3页，课件共24页，创作于2023年2月排斥力为短程力

总合力在rm处有最小值第4页，课件共24页，创作于2023年2月第5页，课件共24页，创作于2023年2月第6页，课件共24页，创作于2023年2月两原子间作用势能第7页，课件共24页，创作于2023年2月求解r0内聚能与分离成各个孤立的原子的情况相比，各个原子聚合起来形成晶体后，系统的能量将下降其绝对值称为晶体的内聚能第8页，课件共24页，创作于2023年2月处r=rm处总合力F存在极值第9页，课件共24页，创作于2023年2月3.1.2晶体的力学性质与热学性质（1）体积弹性模量假设已知晶体中任意两原子的互作用势能为由N个原子组成的晶体的总结合能第10页，课件共24页，创作于2023年2月忽略表面原子与内部的差异*V体积内有N个原胞，每个原胞体积为v,u(v)代表晶格中每个原胞的平均势能总体积V=Nv，

U为N个原胞总的相互作用势

U=Nu(v)第11页，课件共24页，创作于2023年2月压强P作用下，体积增加，晶体对外做功近似的认为大气压强对晶体体积变化影响小P=－=0弹性关系：

Bm:体积弹性模量第12页，课件共24页，创作于2023年2月与式比较得到：体积弹性模量：第13页，课件共24页，创作于2023年2月体积弹性模量定义原子间平衡距离r0，含有N个原胞晶体的体积第14页，课件共24页，创作于2023年2月将代入（3.1.1），（3.1.3）后分别得熔点和内聚能的关系第15页，课件共24页，创作于2023年2月

带正电的原子核和其带负电的核外电子，必然要和他周围的其它原子中的原子核和电子产生静电库仑力。原子的最外层电子组态有一定周期性，体现为元素周期表中的周期性。按照结合力的不同，分五种典型的结合类型。晶体的结合类型原子间相互作用力的物理根源第16页，课件共24页，创作于2023年2月离子晶体静电库仑力结合，结构稳定结合能数量级：800千焦耳/摩尔导电性能差，熔点高，硬度高，膨胀系数小。对可见光透明，远红外区有一特征吸收峰。第17页，课件共24页，创作于2023年2月共价晶体Ⅳ族CSiGeSn(灰锡)金刚石结构四价每个原子各出一个电子相互共用，在最外层形成共用封闭电子壳层→共价键形成共价晶体

※同一共价键中的2个电子自旋方向彼此相反。※金刚石正四面体属复式格子

第18页，课件共24页，创作于2023年2月第19页，课件共24页，创作于2023年2月共价键特点

饱和性共价键的数目有一最大值方向性如diamond沿正四面体的四个顶角。共价晶体的特点C:3280KSi:1693KGe：1209K导电性能差

良好绝缘体半导体

硬度高第20页，课件共24页，创作于2023年2月金属晶体价电子组成“电子云”Ⅰ族、Ⅱ族及过渡元素都是典型的金属晶体（Na，Mg）结合力主要是：原子实和电子云之间的静电库仑力金属晶体：要求原子排列最紧密。这样势能最低，结合最稳定．因此，大多具有fcc与hcp结构。第21页，课件共24页，创作于2023年2月fcc面心立方CuAgAuAlhcp六角密积BeMgZnCdbcc体心立方LiNaKRbCsMoW

金属晶体性质：良好导电本领,结合能比较低过渡金属结合能比较大．第22页，课件共24页，创作于2023年2月分子晶体第Ⅷ族HeNeArKrXe二类：极性与非极性瞬时偶极距：正负电中性不重合感应偶极距：特点：紧密排列,面心立方,透明绝缘体熔点特低零度下.氢键晶体(DNA)第23页，课件共24页，创作于2023年2月3.1.3原子间的互作