1、固體物理固體的結合總結完全版精品文檔第三章固體的結合一、基本要求1、掌握晶體結合能的概念；晶體內能與原子間作用力的一般特點及其與品格 常數、體彈性模量、抗張強度的關系。2、掌握晶體結合的基本類型及相應晶體的基本性質；各種結合類型結合能的表 示。3、熟悉原子的負電性以及元素和化合物晶體結合的規律性。二、基本概念晶體結合能，電負性，電離能，親和能，離子晶體，離子性結合，共價晶體， 共價結合，成鍵態，反鍵態，軌道雜化，極性鍵，非極性鍵，金屬，金屬鍵， 分子晶體，分子性結合，氫鍵晶體，氫鍵。三、重點、難點收集于網絡，如有侵權請聯系管理員刪除晶體結合能與內能的關系，互作用勢能的關系，由晶體結合能得到的物

2、理常數，成鍵態，反鍵態，五種晶體結合類型與其性質四、本章構架1.定義:2.內能:分散的原子(離子或分子)在結合成穩定晶體的過程中，所釋放出來的能量，稱為晶體的結合能如果以組成晶體的 N個原子處于自由狀態的能量作為能量的零點，則一 E就是 晶體的內能。(當動能=0時，內能=勢能=Eb=EN-E03.互作用力與互作用勢：£du(r)f(r) 丁4.結合能的一般形式兩個原子之間的互作用勢能u( r )晶體的總的相互作用陽r)N(jwl j=2,3,5.由 U(r)(Dj 2-NJ)Uij(式中r 代表最近鄰的兩原子間的距離。) 可求出晶體的某些物理常數品格常數：,¥|rr

3、6;,求得0即為品格常熟臺匕目匕(2)(在T= 0時，晶體的平衡體積為 V0 KoV2)V0(3)抗張強度：晶體所能承受的最大張力即為抗張強度。I Pm| Pm(-UVp)v(1)離子鍵：異性離子間的互作用力稱為離子鍵。(2)離子性結合：當電離能較小的容易放出最外層的 電子而成正離子金屬原子與電子親合能較大的容易接 受前者放出的電子而變成負離子非金屬原子相互接近 時，出現正、負離子間的庫侖作用，從而結合在一 起。離子性結合的特點:a.b.c.以離子為結合單元，靠正負離子之間的庫 侖引力作用結合成晶體。離子晶體中正、負離子是相間排列的，使 異號離子之間的吸引作用強于同號離子之 間的排斥作用，庫侖

4、作用的總效果是吸引 的，晶體勢能可達到最低值而使晶體穩 定。由于正、負離子的相對大小的差異，其結 構形式和配位數也有所差異。(4)離子晶體：靠離子性結合的晶體稱為離子晶體或極性晶體。(5)離子晶體的特點：a.離子晶體主要依靠較強的庫侖引力而結合，故結構很穩 定，結合能很大，這導致了離子晶體熔點高、硬度大、膨 脹系數小。b.由于離子的滿殼層結構，使得這種晶體的電子導電性差， 但在高溫下可發生離子導電，電導率隨溫度升高而加大。c.離子晶體的構成粒子是帶電的離子，這種特點使該種晶體易 于產生宏觀極化，與電磁波作用強烈。大多數離子晶體對可 見光是透明的，在遠紅外區有一特征吸收峰。(6)離子晶體的結合能

5、(以a.庫侖能一個離子的平均庫侖能為:NaCl晶體為例。)2 n1n2 n3q ( 1) 1 2 3nin2n32 2n2 r2 2.1/% r )一對離子或一個原胞的能量為:2q40r n1n2n3(ni022 n2n2)i/22q4 0r(其中，a稱為馬德龍常數。) b.排斥能固體Y的結晶 體 的 結每對離子的平均排斥能為6b/r n 2c.系統的內能uN6b N公40rr nr rd.由內能函數可以確定離子晶體的某些物理常數(a)對于平衡晶體，體彈性模量為(b).結合育iW(n 1) q244 o18roNA 1 N q21U(r。)K n) f 1(1)共價結合：對電子束縛能力相同或相

6、近的兩個原 子，彼此靠近時，各自貢獻一個電子，為兩個原 子共有，使其結合在一起，這種結合稱為共價結(2)共價鍵：能把兩個原子結合在一起的一對為兩個 原子共有的自旋相反配對的電子結構，稱為共價 鍵(3)共價結合的特征共 價 結 合飽和性：指一個原子只能形成一定數目的共 價鍵方向性：指原子只在特定的方向上形成共價 鍵。(4)共價晶體：以共價結合的晶體稱為共價晶體。性差(5)共價晶體的特點是：熔點高，硬度高，低溫導電(6)成鍵態和反鍵態成鍵態：電子云密集在兩個原子核之間，同時受 到兩個原子核的庫侖吸引作用，使成鍵態 能量低于原子能級。成鍵態上可以填充 正、反自旋的兩個電子，這兩個電子形成 所謂的共價

7、鍵。反鍵態：能量高于原子能級。(7)軌道雜化：能量低狀態躍遷到高能態，增加未配 對的電子，產生更多的共價鍵，使晶體更穩定。(8)極性鍵與非極性鍵非極性鍵：電負性相同的同種元素原子間形成共價鍵 時，由于對電子的吸引力相同，成鍵后的配對電子 密度主要出現在兩原子的中間，電子在各個原子處 出現的幾率(概率)相同，因此兩個原子間不會有 偶極矩產生。故稱這種共價鍵為非極性鍵。極性鍵：不同元素的原子間形成共價鍵時，由于兩個原 子的電負性不相同，它們對電子的吸引力不相同， 成鍵后的配對電子密度偏向電負性大的原子一邊， 電子在電負性比較大的原子一方的出現概率大。這 種共價鍵常伴有電偶極矩的出現，稱為極性鍵。(

8、9)電離度 pA pB 12fi-2Pa Pb 1Pa、Pb分別表小電子在原子 A和原子B上的幾率。 顯然，對于完全共價結合(入=1) , fi = 0；對于 完全離子結合(入=0) , fi=1。當結合性質為部 分離子、部分共價時，fi介于0與1之間。f i數值 越大，表明離子性越強。金 屬 性 結 合分子性結合一(1)金屬性結合： 原子在結合成晶體時，原來 分屬各自原子的價電子不再束縛于其本身，而為所 有“原子實”所共有，于是，共有化電子形成的電 子云和浸在這個負電子云中的帶正電的原子實之問 出現庫侖作用，原子越緊密，勢能越低，從而把原 子聚合在一起。這樣的結合稱為金屬性結合。(2)金屬鍵

9、：以原子實和電子云之間的庫侖力為結 合力，稱為金屬鍵(3)金屬性結合的特點：電子的“共有化”(4)金屬晶體：當原子間距達到某一值時，排斥 力等于庫侖引力，達到平衡，形成晶體，即金屬晶 體(5)金屬晶體的性質a.金屬性結合是一種較強的結合，結合能約為 105106焦耳/摩爾，并且由于配位數較高，所以 金屬一般具有穩定、密度大、熔點高的特點。b. 由于金屬中價電子的共有化，所以金屬的導電、導熱性能好，具有光澤。c. 金屬結合是一種體積效應，對原子排列 沒有特殊要求，故在外力作用下容易造成原子排列 的不規則性及重新排列，從而表現出很大的范性及 延展性，容易進行機械加工。(1)分子性結合：對原來就具有

10、穩定電子結構的分 子，例如，具有滿殼層結構的惰性氣體分子，或 價電子已用于形成共價鍵的飽和分子，它們在結 合時，基本上保持原來的電子結構。它們的結 合，是由于分子間的范德瓦爾斯力的作用，稱為 范德瓦爾斯結合，也稱為分子性結合(2)分子鍵：這種結合的單元是分子，它們之間的范 德瓦爾斯力，即分子力，稱為范德瓦爾斯鍵，或 分子鍵分子力來源：是原子中電荷漲落產生的瞬時電偶 極矩所導致的吸引相互作用。(4)雷納德瓊斯勢u(r) 4 (一)12(一)6r r(其中e和(T是新的參數，是令4 £ (T 6= A, 4 £ (T 12= B而引入的。)(1)氫鍵：由于氫原子的獨特情況，有些

11、氫的化合 物晶體中呈現獨特的結構，即氫原子可以同時 和兩個電負性很大而原子半徑很小的原子相結 合。這種特殊的結合稱為氫鍵(2)氫鍵晶體性質：熔點和沸點介于離子晶體和分 子晶體之間，密度小，有許多分子聚合的趨 勢，介電系數大。廠(1)電離能定義：使基態原子失去一個電子所必需的能量稱為原子的電離(從原子中移去第一個電子所需要的能量稱為第一電離能。從+1價離子中再移去一個電子所需要的能量為第二電離由于形成+1價正離子后，核電場對電子的有效吸引加強和離 子半徑變小，所以第二電離能一定大于第一電離能。)概念：電離能的大小可以衡量原子對價電子的束縛強弱。變化趨勢： 在一個周期內從左到右，電離能不斷增(2)

12、親和能：定義：一個基態中性原子獲得一個電子成為負離子時所放出的能 量，稱為親和能。概念：親和能的大小衡量原子俘獲外來電子的能力。變化趨勢：電子親和能一般隨原子半徑的減小而增大。(3)原子負電性：穆力肯定義：負電性=0.18 (電離能+親合能)概念：原子負電性是用來標志原子得失電子能力的物理量，綜合 表示原子對電子束縛能力的強弱(4)變化趨勢：a.在同一周期內，負電性從左到右逐漸增強；b.在同一族內，負電性從上到下逐漸減小；c.周期表中越靠下，同一周期內負電性的差別越 d.泡林與穆力肯所定義的電負性相當接近。(5)元素和化合物晶體結合的規律性a.當負電性較小的同種原子結合成晶體時，因價電子容易

13、脫離原子，故形成金屬晶體。b.負電性較大的同種原子結合成晶體時，常形成共價鍵。c。 Vffl族元素(惰性元素)只能依靠分子鍵構成分子晶體。d.當兩種不同性質的原子相互結合時，如果兩種原子的負 電性相差很大，則形成離子晶體；如果兩種原子的負電 性都比較小，則形成合金；如果兩種原子的負電性都比 較大，則形成共價鍵。五、基本內容3-1晶體結合能與結合力的一般性質1、晶體的結合能 定義：分散的原子（離子或分子）在結合成穩定晶體的過程中，所釋放出來的能量，稱為晶體的結合能。 晶體的內能：如果以組成晶體的N個原子處于自由狀態的能量作為能量的零點，則一 Eb就是晶體的內能內能與體積關系：由于原子間的力與距離

14、有關，所以當晶體的體積變化時，晶體的內能也要發生變化，即晶體的內能是體積的函數。 互作用的分類晶體中原子（粒子）之間的相互作用可分為兩大類型：吸引作用在遠距離是主要的排斥作用 在近距離是主要的在某一適當的距離，兩種作用相互抵消，使品格處于穩定狀態。互作用的原因吸引作用是由于電荷之間的庫侖引力；排斥作用的來源有兩個方面：一方面是同性電荷之間的庫侖力斥力，另一方面是泡利原理所引起的排斥力。兩個原子的互作用勢能u(r)的曲線如圖(1)所示。互作用力如圖(2)所示。f (r)由勢能u(r)可以計算原子之間的互作用力du(r)dr由圖(2)可以看出：當兩原子之間的距離無窮遠時，能量為零，作用力為當兩原子

15、逐漸靠近時，能量為負且絕 對值逐漸增大，原子間產生吸引力;當原子間距很小時， 作用力成為排斥力。并且力的大小及能量u都隨著r的進一步減小而急劇上升。兩個原子之間的互作用勢u(r)兩個原子之間的互作用勢能常可用幕函數來表示：由晶體的結合能所得到的物理常量晶格常數當粒子結合成穩定的晶體時，勢能 U(r)應處于極小值。因而由U(r)的極小值的條件可求出品格常數ro ,即晶體中粒子之間的最小距離。體彈性模量定義1( V)V (下)T抗張強度|Pm| Pm (VrbvVm 3-2原子的電負性1、電離能定義：使基態原子失去一個電子所需的能量稱為原子的電離能。第一電離能：從原子中移去第一個電子所需要的能量。

16、第二電離能：從+ 1價離子中再移去一個電子所需要的能量為。（由于形成+1價正離子后，核電場對電子的有效吸引加強和離子半徑變小，所以第二電離能一定大于第一電離能。）物理意義：電離能的大小可以衡量原子對價電子的束縛強弱。變化趨勢：在一個周期內從左到右，電離能不斷增加。變化趨勢： 在一個周期內從左到右，電離能不斷增加。2、原子負電性:穆力肯定義：負電性=0.18 （電離能+親合能）物理意義：原子負電性是用來標志原子得失電子能力的物理量，綜合表示原子對電子束縛能力的強弱。變化趨勢:(1)在同一周期內，負電性從左到右逐漸增強；(2)在同一族內，負電性從上到下逐漸減小；(3)周期表中越靠下，同一周期內負電

17、性的差別越小。(4)泡林與穆力肯所定義的電負性相當接近。3-3離子性結合離子鍵：異性離子間的互作用力稱為離子鍵。離子性結合：當電離能較小的容易放出最外層的電子而成正離子金屬原子與電 子親合能較大的容易接受前者放出的電子而變成負離子非金屬原子相互接近 時，出現正、負離子間的庫侖作用，從而結合在一起。離子性結合的特點：(1)以離子為結合單元，靠正負離子之間的庫侖引力作用結合成晶體。(2)離子晶體中正、負離子是相間排列的，使異號離子之間的吸引作用 強于同號離子之間的排斥作用，庫侖作用的總效果是吸引的，晶體 勢能可達到最低值而使晶體穩定。(3)由于正、負離子的相對大小的差異，其結構形式和配位數也有所差

18、 異。離子晶體：靠離子性結合的晶體稱為離子晶體或極性晶體。離子晶體的特點：(1)離子晶體主要依靠較強的庫侖引力而結合，故 結構很穩定，結合能很大, 這導致了離子晶體熔點高、硬度大、膨脹系數小。離子晶體的特點(2)由于離子的滿殼層結構，使得這種晶體的電子導電性差，但在高溫下可發生離子導電，電導率隨溫度升高而加大。(3)離子晶體的構成粒子是帶電的離子，這種特點使該種晶體 易于產生宏觀極化，與電磁波作用強烈。大多數離子晶體對可見光是透明的，在遠紅外區有一 特征吸收峰。離子晶體的結合能(以NaCl晶體為例。)(1)庫侖能12一個離子的平均庫侖能為：2 n1n 2n 32n 1 n2 n3q ( 1)3

19、,222222x1/240( n1 r 2n 2 r 2 n 3 r 2)0123一對離子或原胞的能量為:2q4 r0n1n2n3(n12(1)n1 n2 n32n22 1/2% )2q40r其中，a稱為馬德龍常數。(2)排斥能每對離子的平均排斥能為n6b/r(3)系統的內能U2N q40r吟N rB=6bNA 1 N q21b.結合能為 W U(r0)4 -(1 n> 4 11 n)0r 0n0r0n3-4共價晶體(1)共價晶體及其特點共價晶體:共價結合的晶體共價晶體的特點是：熔點高，硬度高，低溫導電性差。(2)共價結合和共價鍵對電子束縛能力相同或相近的兩個原子，彼此靠近時，各自貢獻一

20、個電子， 為兩個原子共有，使其結合在一起，這種結合稱為共價結合。能把兩個原子結合在一起的一對為兩個原子共有的自旋相反配對的電子結構，稱為共價鍵(3)成鍵態和反鍵態成鍵態：電子云密集在兩個原子核之間，同時受到兩個原子核的庫侖吸引作 用，使成鍵態能量低于原子能級。成鍵態上可以填充正、反自旋的兩個電子， 這兩個電子形成所謂的共價鍵。反鍵態：能量高于原子能級。反鍵態能級目匕單,成鍵態能級(4)共價結合的特征 兩個基本特征：飽和性和方向性。飽和性：指一個原子只能形成一定數目的共價鍵。由泡利不相容原理，當原子中的電子一旦配對后，便不能再與第三個電子配 對。因此當一個原子與其它原子結合時，能夠結合成共價鍵的

21、數目有一個最大 值，這個最大值取決于它所含的未配對的電子數。這個特性稱為共價鍵的飽和 性。共價鍵的數目符合所謂的8N定則*, N指價電子數。(8N定則：共價結 合時，原子的價電子的殼層是由一個 ns軌道和3個np軌道組成，考 慮到電子的兩種自旋，共包含 8個量子態，價電子殼層為半滿或超過 半滿時，未配對的電子數實際上確定于未填充的量子態，因此等于No )方向性：指原子只在特定的方向上形成共價鍵。當兩原子未配對的自旋相反的電子結合成共價鍵后，電子云就會發生交疊，而且共價鍵結合得越緊密，相應的電子云交疊的也越厲害。物理本質：兩原子在以共價鍵結合時，必定選取盡可能使其電子云密度為最 大的方位，也就是

22、電子的波函數為最大的方向 。(5)軌道雜化金剛石的sp3雜化。碳原子有6個電子，基態1s和2s填充了 4個電子，余下的2個填充在2P態，這時只有兩個未配對的電子；要形成 4個共價鍵，則要把2s態的兩個電子波函數與2P態的電子波函數組成4個新的電子狀態，使這四個電子都成為未配 對的電子，可以形成共價鍵。碳原子的雜化軌道4個電子分別占據一個新軌道，在四面體頂角方向形成四個共價鍵，這就是所謂的軌道雜化，也稱為sp3雜化。雜化軌道需要一定的能量，但雜化后成鍵數目增多，成鍵能力增強，形成共價鍵時能量的下降足以補償軌道雜化的能量。(6)極性鍵與非極性鍵非極性鍵：電負性相同的同種元素原子間形成共價鍵時，由于

23、對電子的吸引力相同，成鍵后的配對電子密度主要出現在兩原子的中間， 電子在各個原子處 出現的幾率(概率)相同，因此兩個原子間不會有偶極矩產生。故稱這種共價 鍵為非極性鍵。極性鍵：不同元素的原子間形成共價鍵時，由于兩個原子的電負性不相同，它們對電子的吸引力不相同，成鍵后的配對電子密度偏向電負性大的原子一邊，電子在電負性比較大的原子一方的出現概率大。這種共價鍵常伴有電偶極矩的出現，稱為極性鍵。電離度共價結合中離子性的成分可以用電離度 f i來描述：2卡森定義萬式：fi Pa Pb 121 Pa Pb 1Pa、Pb分別表示電子在原子A和原子B上的幾率。顯然，對于完全共價結 合（入V） , fi = 0

24、;對于完全離子結合（入力），fi = 1。當結合性質為部分離 子、部分共價時，fi介于0與1之間。fi數值越大，表明離子性越強。3-5金屬、分子晶體以及氫鍵晶體一、金屬1、金屬性結合與金屬鍵金屬性結合：基本特點一一電子的共有化”原子在結合成晶體時，原來分屬各自原子的價電子不再束縛于其本身，而 為所有 原子實”所共有，于是，共有化電子形成的電子云和浸在這個負電 子云中的帶正電的原子實之間出現庫侖作用，原子越緊密，勢能越低，從 而把原子聚合在一起。這樣的結合稱為金屬性結合。金屬鍵：以原子實和電子云之間的庫侖力為結合力，稱為金屬鍵2、金屬晶體的形成過程在金屬性結合時，一方面 有負電子云和帶正電的原子

25、實之間的庫侖作用，使其排列緊密；另一方面，由于距離的不斷減小，還會出現排斥作用，其來源有二：一是共 有化電子云密度增加的同時，動能也將增加（動能正比于電子云密度的三分之 二次方），二是當原子實相互靠近到它們的電子云發生顯著交疊時，也將產生 強烈的排斥作用當原子間距達到某一值時，排斥力等于庫侖引力，達到平衡，形成晶體， 即金屬晶體。3、金屬晶體的性質(1)金屬性結合是一種較強的結合，結合能約為 105106焦耳/摩爾，并 且由于配位數較高，所以金屬一般具有穩定、密度大、熔點高的特 點。(2)由于金屬中價電子的共有化，所以金屬的導電、導熱性能好，具有 光澤。(3)金屬結合是一種體積效應，對原子排列

26、沒有特殊要求，故在外力作 用下容易造成原子排列的不規則性及重新排列，從而表現出很大的 范性及延展性，容易進行機械加工。二、分子晶體1、分子性結合與分子鍵分子性結合：對原來就具有穩定電子結構的分子，例如，具有滿殼層結構的惰性氣體分子，或價電子已用于形成共價鍵的飽和分子，它們 在結合時，基本上保持原來的電子結構。它們的結合，是由于 分子間的范德瓦爾斯力的作用，稱為范德瓦爾斯結合，也稱為 分子性結合。分子鍵：這種結合的單元是分子，它們之間的范德瓦爾斯力，即分子力，稱 為范德瓦爾斯鍵，或分子鍵。2、分子力的來源分子力來源于分子的電偶極矩。對于電子云是球對稱分布的惰性氣體原子，原子的平均電偶極矩為零，但

27、在某一瞬時，由于核周圍電子運動的漲落，可以有瞬時電偶極矩。設原子 1的瞬時電偶極矩為pl ,在距離r處產生的電場E正比于p1/r 3 。在這個電場作用下，另一原子(原子2)p1被極化，感生電偶極矩為P2 E 92rPl P2Pl其中a是原子的極化率。兩個偶極矩之間的作用能方廠 丁這就是范德瓦耳斯力的來源，是原子中電荷漲落產生的瞬時電偶極矩所導致的 吸引相互作用。3、雷納德瓊斯勢靠范德瓦耳斯相互作用結合的兩個原子的相互作用能，可以寫成,八A Bu(r)612r r其中B/r12表示重疊排斥作用，這種形式可以椰間的相互作用勢，通常采用的形式是 意地解釋有關惰性氣體的實驗數據。A、B是經驗參數，都是

28、正數。u(r) 4 (一)12 (一)6 r r稱為雷納德-瓊斯勢。其中 相 提新的參數，是令4 £ 6(5= A, 4 e 1(2= B而引入的。雷納彳惠瓊斯勢惰性氣體晶體的結合能就是晶體內所有原子對之問雷納德-瓊斯勢之和。如果晶體內含有N個原子，總的勢能就是1U -N（4 ）A12（-）12 A（一）6 2r r1/2因子是考慮到互作用為兩原子共有，r表示最近鄰原子之間的距離，A12 與A6是與品格結構有關的品格求和常數。由品格的勢能函數可以確定品格常數、結合能以及體變模量。4、分子晶體的性質由于分子力而使原來具有穩定電子結構的分子而結合成的晶體，稱為分子品 體。典型的分子晶體有

29、：叫族元素在低溫下形成的晶體，大部分有機化合物品 體，以及CO2, SO2, HCl等晶體。分子晶體：例如C60晶體分子晶體的結合很弱，導致熔點低，硬度低，多為透明的絕緣體。氫鍵晶體由于氫原子的獨特情況，有些氫的化合物晶體中呈現獨特的結構，即氫原子可以同時和兩個電負性很大而原子半徑很小的原子相結合。這種特殊的結合稱為氫鍵。氫原子通常先與電負性大的原子 A形成共價結合；形成共價 鍵后，原來球對稱的電子云分布偏向了 A原子方向，使氫核和 負電中心不再重合，產生了極化現象。此時呈正電性的氫核一 端可以通過庫侖力與另一個電負性較大的 B原子相結合。這種結合可以表示為A-H-B, H與A距離近，作用強，

30、與 B的距離稍遠，結合力相對較弱。冰是典型的氫鍵晶體。氫原子的電子參與形成共價鍵后，裸露的氫核與另一負電性 較大的原子通過靜電作用相互結合。晶體的結合類型和元素和化合物晶體結合的規律總結類型結合力特點形成代表結合能商 子 晶 體穩定的正.倒離 f相陶博列通過 障侖艙由力相互 啜引.熔點高二耍度大.彩 版系數小.易招髀理 面分裂，高溫下有良 好的離子導用性.尚硼表左右 兩邊負電性 差異大的原 子上河形成 整合.WrtClC,s<l LIF強數e*鍵共價鍵二兩原子 共有的自真和反 配對的電子結構.龕整品體域度人.嫌點一 般慟高.fU：卜導電惶i趙支 差.為空理根西半片體.牝 學情勝人.曲于悔

31、期整、方 向外.決定了原了 IT列只初 JR有犀的J1#幫式.里電性接近 且較大晌昂 子或同種原 手楣互結合.金剛石Si Gt lnSb強數n碑金JM糧士價電子明 化唐成的共有優優 電子M與蛀在其中 的止高子實通過陣 會力而第合.電導率熱導率懸”密 度大、越屣性好,對 原子排列無特殊要求, 故原子盡可能巒集博 列1舐量低電班性小的 原子形成Na. CtiAs tAn較強 lev謔分子晶體一范德瓦爾斯管: 由偶極訴的作用聚合低熔點r低沸點r易 壓端、曲維第1,對原 子序列無特殊要求， 城限取密堆枳序列.情性原子.周則表右下 方負電性大 的原子之間 結合.情利(氣 體)晶體，Ar .有 機化合物

32、晶體弼QJfv鍵氫繇：氮原子的血 子善與影成共價第 后，撰需的氫梭與 另一啦電性較人的 廨干誦過恭床作用 棚互浦臺.熔點和沸點介于同于 晶體和分子晶體之間， 密度小.有許少分子 聚合的趨勢,介電系 數大.氯原子和負 電性很大的 原子(0. F. n. n)轄合 壽成一個枸 才圣元.詠H.FH；N弱0”腱四、元素和化合物晶體結合的規律性1當負電性較小的同種原子結合成晶體時，因價電子容易脫離原子，故形成金屬晶體。2負電性較大的同種原子結合成晶體時，常形成共價鍵。3Vffl族元素（惰性元素）只能依靠分子鍵構成分子晶體。4當兩種不同性質的原子相互結合時，如果兩種原子的負電性相差很大，則形成離子晶體；如

33、果兩種原子的負電性都比較小，則形成合金；如果兩種原子的負電性都比較大，則形成共價鍵。六、典型例題1、兩種一價離子組成的一維品格的馬德隆常數（21n 2）和庫侖相互作用能，設離子的總數為2N o解 設想一個由正負兩種離子相間排列的無限長的離子鍵，取任一負離子作參考離子（這樣馬德隆常數中的正負號可以這樣取，即遇正離子取正號，遇負離子取負號），用r表示相鄰離子間的距離，于是有（1）1111- 2- .r j rjr 2r 3r 4r前邊的因子2是因為存在著兩個相等距離n的離子，一個在參考離子左面，一 個在其右面，故對一邊求和后要乘 2,馬德隆常數為11121 n221 2 3 屋 34Q 1 n (

34、1 X)X -x 34,一. ，111當 X=1時，有1 . 1022 3 42、若一晶體的相互作用能可以表示為u(r) ” 丁試求：（1）平衡間距r。；（2）結合能W （單個原子的）；（3）體彈性模量;(4)若取 m 2,n 10, r0 3A,W4eV ,計算及的值。解：（1）求平衡間距ro由 dir)0,r r0有:mnm 1 n 10r0.1m n mr。一nn 1nmm結合能:設想把分散的原子（離子或分子）結合成為晶體，將有一定的能量釋放出來,這個能量稱為結合能（用 w表示）（2）求結合能w （單個原子的）題中標明單個原子是為了使問題簡化，說明組成晶體的基本單元是單個原子，而非原子團

35、、離子基團，或其它復雜的基元。顯然結合能就是平衡時,晶體的勢能，即 U-即：WU(r0)（可代入ro值，也可不代入）（3）體彈性模量由體彈性模量公式:2ro2U9V0r2 rr0(4) m = 2 , n = 10r0 3 A , w = 4eV，求 a、10182518U(r0)常”04WU(r0) 4eV5r02(r08久代入)將 r03A, 1eV 1.602 1019J 代入7.209 10 38 N m29.459 10 115 N m2(1)平衡間距r。的計算晶體內能U (r) 一() 2 r r“左.u dUmn-平衡條件 0 ,my nT 0 ，dr r r0%(m1)n m(2)單個原子的結合能1 ，、W-u(r0) ， u(r” ( -m -)，2r r r r0(m1)n mmW 1 (1 m)()n m2 n m(3)體彈性模量K2U、/V2)V0 * V0晶體的體積V NAr3,A為常數，N為原胞數目晶體內能