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文档简介

1、第三章 晶体的结合,什麽使分子、原子维系在一起 形成形形色色的周期性结构,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,排斥力为短程力,总合力 在 rm处有最小值,两原子间 作用势能,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,处,r=rm处总合力F存在极值,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,忽略表面原子与内部的差异,*V体积内有N个原胞，每

2、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=N v， U为N个原胞总的相互作用势 U=N u (v),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,与式 比较得到： 体积弹性模量：,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,将 代入（3.1.1），（3.1.3）后分别得,熔点和内聚能的关系,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

3、五种典型的结合类型。,晶体的结合类型,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。,共价晶体,族 C Si Ge Sn(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,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,金属晶体,价电子组成 “电子云” 族、族及过渡元素都是典型的金属晶体 （ Na ，Mg）

4、 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。,fcc 面心立方 Cu Ag Au Al hcp六角密积 Be Mg Zn Cd bcc体心立方 Li Na K Rb Cs Mo W 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,分子晶体,第族 He Ne Ar Kr Xe 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),3.1.3 原子间的互作用力,根据结合力的不同，我们把晶体分为五种典型

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