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固体物理2-1固体的结合

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《固体物理·黄昆》第三章

《固体物理·黄昆》第三章

氢键结合的情况可写成通式:
X－H…Y。 式中 X 、 Y 代表 F 、 O 、 N 等电负 性大而原子半径较小的非金属原 子， X 和 Y 可以是两种相同的元 素，也可以是两种不同的元素。 d F l H F H F
归纳起来，氢键形成的条件是：
A)有与电负性大（X）的原子相结合的氢原子；
B) 有一个电负性也很大，含有孤对电子并带有部分负 电荷的原子（Y）； C)X与Y的原子半径都要较小。
氯化钠型 —— NaCl、KCl、AgBr、PbS、MgO (配位数6) 氯化铯型 —— CsCl、 TlBr、 TlI（配位数8）
离子结合成分较大的半导体材料ZnS等（配位数4）
2. 离子晶体结合的性质
1) 系统内能的计算 晶体内能 : 1)所有离子库仑相互作用能(吸引作用)
2) 和重叠排斥能之和(排斥作用)
具体晶体的内聚能(晶格能)参见周期表,有一定的规律性: 惰性气体晶体<碱金属<过渡族金属(共价晶体)
两粒子间的相互作用 相互作用能.
f(r) 和u(r)分别表示相互 作用力和相互作用势 则:
u (r ) f (r ) r
U 排斥 r
f (r )
B rn
u (r )
pij A12= j'
12
12.13188
pij A6= j'
6
14.45392
物理意义:
晶体总的势能:
—— 非极性分子晶体的晶格常数、结合能和体变模量 晶格常数
平衡状态体变模量
晶体的结合能
分子晶体: 常温下是气态的物质如:Cl2,SO2,HCl, H2, O2, He, Ne, Ar, Xe等在低温下依靠范德瓦耳斯力结合成的晶体.

黄昆 固体物理 讲义 第二章

黄昆 固体物理 讲义 第二章

第二章 固体的结合晶体结合的类型 晶体结合的物理本质固体结合的基本形式与固体材料的结构、物理和化学性质有密切联系 § 2.1 离子性结合元素周期表中第I 族碱金属元素（Li 、Na 、K 、Rb 、Cs ）与第VII 族的卤素元素（F 、Cl 、Br 、I ）化合物（如 NaCl ， CsCl ，晶体结构如图XCH001_009_01和XCH001_010所示）所组成的晶体是典型的离子晶体，半导体材料如CdS 、ZnS 等亦可以看成是离子晶体。

1. 离子晶体结合的特点以CsCl 为例，在凝聚成固体时，Cs 原子失去价电子，Cl 获得了电子，形成离子键。

以离子为结合单元，正负离子的电子分布高度局域在离子实的附近，形成稳定的球对称性的电子壳层结构；,,,Na K Rb Cs Ne Ar Kr Xe FClBrI++++−−−−⇒⇒⇒⇒离子晶体的模型：可以把正、负离子作为一个刚球来处理；离子晶体的结合力：正、负离子之间靠库仑吸引力作用而相互靠近，当靠近到一定程度时，由于泡利不相容原理，两个离子的闭合壳层的电子云的交迭会产生强大的排斥力。

当排斥力和吸引力相互平衡时，形成稳定的离子晶体； 一种离子的最近邻离子为异性离子；离子晶体的配位数最多只能是8（例如CsCl 晶体）；由于离子晶体结合的稳定性导致了它的导电性能差、熔点高、硬度高和膨胀系数小；大多数离子晶体对可见光是透明的，在远红外区有一特征吸收峰。

氯化钠型(NaCl 、KCl 、AgBr 、PbS 、MgO)(配位数6) 氯化铯型(CsCl 、 TlBr 、 TlI)（配位数8）离子结合成分较大的半导体材料ZnS 等（配位数4） 2. 离子晶体结合的性质 1）系统内能的计算晶体内能为所有离子之间的相互吸引库仑能和重叠排斥能之和。

以NaCl 晶体为例，r 为相邻正负离子的距离，一个正离子的平均库仑能：∑++−++321321,,2/122322222102)(4)1('21n n n n n n r n r n r n q πε ——遍及所有正负离子，因子1/2—库仑作用为两个离子所共有，一个离子的库伦能为相互作用能的一半。

黄昆版固体物理课后习题解答

黄昆版固体物理课后习题解答

《固体物理学》习题解答黄昆 原著 韩汝琦改编 （陈志远解答，仅供参考）第一章 晶体结构1.1、解：实验表明，很多元素的原子或离子都具有或接近于球形对称结构。

因此，可以把这些原子或离子构成的晶体看作是很多刚性球紧密堆积而成。

这样，一个单原子的晶体原胞就可以看作是相同的小球按点阵排列堆积起来的。

它的空间利用率就是这个晶体原胞所包含的点的数目n 和小球体积V 所得到的小球总体积nV 与晶体原胞体积Vc 之比，即：晶体原胞的空间利用率， VcnVx = （1）对于简立方结构：（见教材P2图1-1）a=2r ， V=3r 34π，Vc=a 3，n=1 ∴52.06r 8r34a r 34x 3333=π=π=π= （2）对于体心立方：晶胞的体对角线BG=x 334a r 4a 3=⇒= n=2, Vc=a 3∴68.083)r 334(r 342a r 342x 3333≈π=π⨯=π⨯=（3）对于面心立方：晶胞面对角线BC=r 22a ,r 4a 2=⇒= n=4，Vc=a 374.062)r 22(r 344a r 344x 3333≈π=π⨯=π⨯= （4）对于六角密排：a=2r 晶胞面积：S=6260sin a a 6S ABO ⨯⨯=⨯∆=2a 233 晶胞的体积：V=332r 224a 23a 38a 233C S ==⨯=⨯ n=1232126112+⨯+⨯=6个 74.062r224r 346x 33≈π=π⨯= （5）对于金刚石结构，晶胞的体对角线BG=3r 8a r 24a 3=⇒⨯= n=8, Vc=a 334.063r 338r 348a r 348x 33333≈π=π⨯=π⨯=1.2、试证：六方密排堆积结构中633.1)38(a c 2/1≈=证明：在六角密堆积结构中，第一层硬球A 、B 、O 的中心联线形成一个边长a=2r 的正三角形，第二层硬球N 位于球ABO 所围间隙的正上方并与这三个球相切，于是： NA=NB=NO=a=2R.即图中NABO 构成一个正四面体。

2固体物理-固体结合1

2固体物理-固体结合1

The correlation between Mulliken electronegativities (xaxis, in kJ/mol) and Pauling electronegativities (y-axis).
电负性的应用



判断元素的金属性和非金属性。一般认为，电负性大于1.8 的是非金属元素，小于1.8的是金属元素，在1.8左右的元素 既有金属性又有非金属性。 判断化合物中元素化合价的正负。电负性数值小的元素在 化合物吸引电子的能力弱，元素的化合价为正值；电负性 大的元素在化合物中吸引电子的能力强，元素的化合价为 负值。 判断分子的极性和键型。电负性相同的非金属元素化合形 成化合物时，形成非极性共价键，其分子都是非极性分子； 电负性差值小于1.7的两种元素的原子之间形成极性共价键， 相应的化合物是共价化合物；电负性差值大于1.7的两种元 素化合时，形成离子键，相应的化合物为离子化合物。
作业（需要上交）


证明一价正负离子等间距排列组成的一维 晶格的马德隆常数为2ln2； 挤压KCl晶体，多大的压强可使它的晶格常 数减小1%？KCl晶体的最近邻的K离子和Cl 离子间距离为r0=0.314nm，马德隆常数为 1.75，重叠排斥能参数n=9。
晶体的平衡

对于NaCl晶体，原胞的体积 Vcell 1 a 3 1 2r 3 2r 3 4 4 N个原胞的晶体体积 V

NVcell 2Nr
3

A B N个原胞的晶体内能 U N n r r
dU B 1 n 1 将U和V的表达式代入 0 可得到 r dV A n


电负性

常用的是Linus Pauling的定义；

固体物理-2固体的结合-1

固体物理-2固体的结合-1
1 ai 2 aj
a 3 i j k 2
27
体心立方的原胞和基矢(常用)
1 a 1 a b c i j k 2 2 1 a 2 a b c i j k 2 2 1 a 3 a b c i j k 2 2 c
布拉菲点阵的所有点 可以表示为三个不共 面的矢量的线性组合
R l1α1 l2α 2 l3α3
l1, l2, l3均为整数
这三个矢量即为一组基矢
18
晶胞Cell，原胞Primitive Cell
晶格具有周期性→周期性重复单元称为晶胞 Cell
原胞：体积最小的晶胞
原胞中只包含一个原子
图中黑色的是原胞 红色的不是原胞
第一章 固体的结合
0
固体
• 定义：
– 有一定体积和一定形状，质地比较坚硬的物体
• 覆盖范围很广
– 纯净物固体
• 晶体：金属、半导体、食盐、冰 • 非晶体：玻璃、橡胶、石蜡、陶瓷 • 准晶体：新材料
– 混合物固体
• 树干、动物骨骼、砖块、纸张
1
如何区分不同的固体？
• 首先看成分
–C – Si – SiO2
– 纤锌矿晶格：GaN、AlN
23
简单立方晶格 (Simple Cubic, SC)
• 基本特征
– 以立方体为重复单元
• 3个方向的周期相同 • 3个方向两两垂直
– 对称性强
没有实际晶体真正采用简单立方晶格的材料结构， 但是一些更复杂的晶格可以在简单立方晶格的基础上加以分析
24
简单立方晶格的基矢和原胞
Si, Ge的晶体结构
33
四面体结构

固体物理各章节知识点详细总结

固体物理各章节知识点详细总结

3.1 一维晶格的振动
3.1.1 一维单原子链的振动
1. 振动方程及其解 (1)模型：一维无限长的单原子链，原子间距(晶格常量)为
a，原子质量为m。
模型 运动方程
试探解
色散关系
波矢q范围 B--K条件
波矢q取值
一维无限长原子链，m，a，
n-2 n-1 n mm
n+1 n+2
a
..
m x n x n x n 1 x n x n 1
x M 2 n x 2 n 1 x 2 n 1 2 x 2 n
..
x m 2n1 x 2 n 2 x 2 n 2 x 2 n 1
x
Aei2n1aqt
2 n1
x
Bei2naqt
2n
相隔一个晶格常数2a的同种原子，相位差为2aq。
色散关系
2co as q A M 22B0 m 22A 2co as q B0
a h12 h22 h32
由
2π Kh
d h1h2h3
2π
d K 得： h1h2h3
h1h2h3
简立方：a 1 a i,a 2 aj,a 3 a k ,
b12πa2a3 2πi
Ω
a
b22πa3a1 2πj
Ω
a
b32πa1a2 2πk
Ω
a
b1 2π i a
b2 2π j a
2π b3 k
2n-1
2n
2n+1
2n+2
M
m
质量为M的原子编号为2n-2 、2n、2n+2、···
质量为m的原子编号为2n-1 、2n+1、2n+3、···

固体物理 第二章 结合能

在两原子间的自旋反向电子对似乎产生吸引力，使两 原 子 键 和 ， 从 而 能 量 降 低 ， 称 为 成 键 态 （ bonding state）。 能量较高的-态则称反键态（antibonding state），电 子处在-态时，能量高于自由原子情形，不利于原子 间的键和。
固体物理第二章 23
固体物理第二章
17
固体物理第二章
18
3
典型的共价键是氢分子的共价键，两个氢原子 的价电子，围绕着两个氢原子核运动，形成 电子云。在两个氢核之间，为两个氢核所共 有。实际上，共价键的现代理论正是由氢分 子的量子理论开始的。 设想有原子A 和 B ，它们表示互为近邻的一对 原子。当它们是自由原子时，各有一个价电 子，归一化的波函数分别用 A 、 B 表示，即：
这一四体问题迄今还不能严格求解，需作近 似处理，常用的比较成功的做法是分子轨道 法 (Molecular Orbital Method) 。忽略电子 - 电 子间相互作用，且假定 ： (r1 , r2 ) 1 (r ) 2 (r )
固体物理第二章 20
2 2 2 2 1 2 VA1 VA 2 VB1 VB 2 V12 2m 2m

* H dr
* H aa * A H A dr B H B dr 0
* H ab * A H B dr B H A dr 0

* dr
2 2C ( H aa H ab )
+态波函数是对称的，可填充两个自旋相反的电子， +态的能量亦低于自由氢原子1s态的能量。较多出现
固体物理第二章 3
2-1 结合力的普遍性质与结合能
研究组成晶体的原子结构和它们之间的结合力与结 合力的性质，是固体物理中最基本、最重要的问题 之一。 不同的晶体具有不同的结合力类型，但它们的结合力 在定性上具有共同的普遍性质。 在晶体中，粒子的相互作用可分为吸引作用和排斥作 用两类。当粒子间距离较远时(大于几个A)，吸引作 用为主；当距离较近时 ( 小于平均粒子间距)，排斥 作用为主；当距离适当时，二者相等，相互抵消， 使晶体中的粒子处于平衡状态。 首先研究处于基态的两个相同的原子由相距无穷远处 移到一起时能量和结合能变化的情形。

固体物理基础第2章 固体的结合


2-1 亲和能
亲和能： 中性原子 + (-e) → 负离子 中性原子吸收一个电子成为负离子所放出的能量
3 2 1 电子亲和能 / eV 0 -1 -2 -3 -4
Be
Mg Ca Zn
He
Ne
Ar
Kr
C
Si
V
Cu
Ge
F
Cl
Br
电离能均为正值（吸收能量），亲和能有正有负 与电离能的变化规律有何区别？
2-1 晶体结合能的普遍规律
原子间相互作用势能
A B u( r ) m n r r
r ：两原子间的距离 A、B、m、n>0
A m r
吸引能
B n r
f (r )
排斥能
两原子间的相互作用力
du( r ) dr
2-1 晶体结合能的普遍规律
假设相距无穷远的两个自由原子间的相互作用能为零，相互作用力为零。
u( r )
(a)互作用势能和原子间距的关系 (b)互作用力和原子间距的关系
r
(a ) f (r )
rr r0 , f (r ) 0 ,
斥力 引力
r r0 , f (r ) 0, u(r )min
(b)
r r0 , f (r ) 0 ,
r0
rm
df d 2u ( ) ( 2 ) rm 0 r dr dr r
溴
2-1 元素周期性规律
随着原子序数的递增
引起了
最外层电子数 1→8 （K层电子数 1→2） 原子半径： 化合价： 大→小（除稀有气体） +1→+7 －4→－1
核外电子排布呈周期性变化
决定了
（稀有气体元素为零）

2-1(黄昆-固体物理)-教案

第二章固体的结合本章的主要内容：阐明原子是依靠怎样的相互作用而结合成为固体的。

教学重点：晶体结合的基本类型。

教学难点：晶体结合的物理本质。

教学时数：3学时。

讲授方式：PPT文档。

§ 2.1 离子性结合1. 教学目的和要求: 通过讲解使学生理解并掌握离子性结合成为晶体的本质。

2．教学重点：离子晶体结合的特点及性质。

3．教学难点：离子晶体结合的基本物理量：内能、晶格常数、体变模量和结合能的计算。

4．讲授时间：45分钟。

5．讲授方式：PPT文档。

6．作业：2.1，2.2，2.3。

一．离子晶体概述元素周期表中第I族碱金属元素（Li、Na、K、Rb、Cs）与第VII族的卤素元素（F、Cl、Br、I）化合物（如NaCl，CsCl，晶体结构如图XCH001_009_01和XCH001_010所示）所组成的晶体是典型的离子晶体，半导体材料如CdS、ZnS等亦可以看成是离子晶体。

二．离子晶体结合的特点以CsCl 为例，在凝聚成固体时，Cs 原子失去价电子，Cl 获得了电子，形成离子键。

以离子为结合单元，正负离子的电子分布高度局域在离子实的附近，形成稳定的球对称性的电子壳层结构；Xe ICs Kr BrRb Ar ClK Ne FNa ⇒⇒⇒⇒-+-+-+-+,,,（1）离子晶体的模型：可以把正、负离子作为一个刚球来处理；离子晶体的结合力：正、负离子之间靠库仑吸引力作用而相互靠近，当靠近到一定程度时，由于泡利不相容原理，两个离子的闭合壳层的电子云的交迭会产生强大的排斥力。

当排斥力和吸引力相互平衡时，形成稳定的离子晶体；（2）一种离子的最近邻离子为异性离子；（3）离子晶体的配位数最多只能是8（例如CsCl 晶体）；（4）由于离子晶体结合的稳定性导致了它的导电性能差、熔点高、硬度高和膨胀系数小； （5）大多数离子晶体对可见光是透明的，在远红外区有一特征吸收峰。

举例：氯化钠型(NaCl 、KCl 、AgBr 、PbS 、MgO)(配位数6)氯化铯型(CsCl 、 TlBr 、 TlI)（配位数8）离子结合成分较大的半导体材料ZnS 等（配位数4）三. 离子晶体结合的性质1）系统内能的计算晶体内能为所有离子之间的相互吸引库仑能和重叠排斥能之和。

2-1-离子性结合

何结构确定，表示第1个离子到第j个离子的距离相对r的倍数。
则： UN 2 Z1 re2jN 1 Z ajj r1 njN 1 a b n j
令
N b B ，同时针对只有两种离子的情况,
an
j 1 j
令：
Z1
jN1Zajj
Z1Z2
，则得到： UN 2Z1Z r2e2 rBn
重庆交通大学
Ur为两原子间结合能，Ur与 f r关系为 frUr 。
r
显然，r r0 时， fr0 ，
则： frUr 0 。
r rr0
即表示两原子体系处于能量最 低值，即两者结合状态稳定。
固体物理（Solid Physics）
重庆交通大学
r rm 时，
。 fr U2r 0
r rrm
r2 rrm
固体物理（Solid Physics）
重庆交通大学
离子晶体的特点及与键性的相关性：
① 低温下不导电、不导热：因为离子构型为惰性原子， 晶体中没有可移动的电子（不导电），而离子本身又被 紧紧地束缚在晶格点上（不导热）。
② 纯离子晶体对可见—紫外光透明：因为这个区域的光 子能量不足以使离子的外层电子激发。
或原子间相互作用力包括两部分：吸
引力（ fr引0 ）和排斥力（
）。fr斥0
当 r r0 时， fr引fr斥，整
体性质 f r 为排斥力。
当 r r0 时， fr引fr斥，
整体性质 f r 为引力。
当 r r0 时，两者相等而抵消，原
子间达到平衡。（定性分析）
固体物理（Solid Physics）
重庆交通大学
Ⅱ．压缩系数（或弹性模量）
热力学中压缩系数定义为：k 1 V
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周期表越往下，一个周期内电负性的差别也越小。
IA 、IIA、 IIIB负电性低的元素对电子束缚较弱，价 电子易于摆脱原子束缚成为共有化电子，因此在形成晶 体时便采取典型的金属结合。
IVB、 VB具有较强的负电性，它们束缚电子的能 力较强，适于形成共价结合。
周期表左端的元素负电性弱，易于失去电子；而 右端的元素负电性强，易于获得电子，因此它们形成 离子晶体。
C.N(coordination number)
2.3金属晶体 1·举例：Ⅰ、Ⅱ和过渡族元素
它们的最外层电子一般为1-2 个.
Na+
Na+
金 属
性
结
2·特点：
Na+
合 示
意
Na+
Na+ 图
①基本特点：电子的“共有化 ”
价电子不再束缚在原子上，而在整 个晶体中运动，原子实(正离子实) 浸泡在价电子组成的“电子云”中。
※弱导电性： 价电子定域在共价键上,一般属于绝缘体或半导体
28
2.5 分子晶体--范德瓦尔斯力
1.分子晶体：由具有封闭满电子壳层结构的原子 或分子组成的晶体称为分子晶体。
2·举例：
a)满壳层结构的惰性气体He, Ne, Ar, Kr, Xe — 非极性(原子正负电荷重心重合)
b)价电子已用于形成共价键的具有稳定电子结 构的分子 — NH3, SO2→ 在低温下形成晶体
2.2.3离子晶体特点：
➢宏观上表现出: 熔点较高
结合力强 硬度较大
在1大气压下
TNaCl =800.4℃
导电性弱← 电子不容易脱离离子，离子也 不容易离开格点位置; 但在高温下离子可以离开正常 的格点位置并参与导电!
➢大多数离子晶体对可见光是透明的；在远红外区有 一特征吸收峰.
➢离子晶体的配位数最多只能是8 氯化钠型(NaCl、KCl、AgBr、PbS、MgO)(配位数6) 氯化铯型(CsCl、TlBr、TlI)（配位数8） 离子结合成分较大的半导体材料ZnS 等（配位数4）
晶体结合的类型
根据相互作用的类型分类：
1·离子晶体—离子键结合
按
2·共价晶体—共价键结合
合
3·金属晶体—金属键结合
力 不
4·分子晶体—分子键（范
同
德瓦尔斯键）结合
5·氢键晶体—氢键结合
五种基本类型
2.2离子晶体
2.2.1离子性结合的特点 离子晶体举例
两种元素对价电子 的束缚程度不同。
※ 碱金属元素Li, Na, K, Rb, Cs 卤族元素 F, Cl, Br, I
以NaCl 为例，在凝聚成固体时，Na原子失去价 电子，Cl 获得了电子，形成离子键。
以离子为结合单元，正负离子的电子分布高 度局域在离子实的附近，形成稳定的球对称 性的满电子壳层结构。
离子晶体的结合力：正、负离子之间靠库仑吸引力 作用而相互靠近，当靠近到两个离子的电子云发生 显著重叠时，由于泡利不相容原理，会产生强大的 排斥力。当排斥力和吸引力相互平衡时，形成稳定 的离子晶体。
第二章 固体的结合
2.1固体的结合力
四种基本 相互作用
万有引力
对宏观物体可以忽略
电磁力 库伦相互作用 晶体的结合力
强相互作用 弱相互作用
只存在基本粒子当中
原 子
原子核 核外电子
芯电子
离子实
价电子
现象
原理
固体难以拉伸 固体难以压缩 晶体结构稳定
原子间存在吸引力 库仑吸引作用 （长程力）
原子间存在排斥力 泡利原理 （短程力）
A
B
电负性
IA
IIA
IIIB
IVB
VB VIB
VIIB
Li
Be
B
C
N
O
F
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
Na
Mg
Al
Si
P
S
Cl
0.9
1.2
1.5
1.8
2.1
2.5
3.0
K
Ca Ga
Ge
As
Se
Br
0.8
1.0
1.51.82.0Fra bibliotek2.4
2.8
对比下表各个周期,可看出以下两个特性： 周期表由上到下，电负性逐渐弱；
H2分子中电子云
的等密度线图
25
③饱和性 和 方向性
饱和性：一个原子只能形成一定数目的共价键。
一个电子与另一个电子配对以后就不能 再与第三个电子成对； 同一原子中自旋相反的两个电子也不能 与其他原子的电子配对形成共价键.
注意：
★ 当原子的电子壳层不到半满时 → 所有电子 自旋都是未配对的
成键数目 = 价电子数
原子间相互作用的势能取最小值
原子或离子间的相互作用 或 结合的性质与固体 材料的结构和物理、化学性质有密切关系，是研 究固体材料性质的重要基础！
2.1.1.电离能
中性原子失去1个电子成为+1价离子时所需要的能 量为第一电离能，从+1价离子再移去一个电子所需的 能量为第二电离能。
z A z e 其中A为第一电离能
26
★ 当原子的电子数为半满或超过半满时 → 泡利 原理 — 部分电子必须自旋相反配对 成键数目 = 8 - N
方向性：只在某特定方向上形成共价键。 即只在电子云交叠最大的特定方向上
形成共价键.
27
④性能： 共价结合的键合能相当强
※具有很高的熔点和很高的硬度
共价键饱和 性和方向性
例：金刚石是目前所知道的最硬的晶体
19
② 结合力本质： ➢离子实和电子云之间的库仑相互作用
使整个金属结 合在一起！
➢晶体平衡：依靠库仑作用力和一定的排斥力而维持!
排斥作用 两个来源
◎ V↓,共有化电子密度↑→ 动能↑
◎原子实相互接近到一定的距离时， 电子云显著重叠 → 强烈排斥作用.
20
③结构要求:
对晶格中原子排列的具体形式无特殊要求 - 体积效应(只要求排列最紧密)；
黄球 :钠离子(Na+) 绿球 :氯离子(Cl-) 在氯化钠晶体中，钠离子与氯 离子通过离子键相结合
NaCl只是代表氯化钠晶体中钠离子的个数 和氯离子的个数为1:1
红球表示铯离子(Cs+) 黄球表示氯离子(Cl-) 铯离子与氯离子通过离子键相 结合。
CsCl只是代表氯化钠晶体中铯离子的个 数和氯离子的个数为1:1
很大的范性（可经受相当大的范性变形）
—金属性结合对原子的排列没有特殊的要求，这 使得容易造成晶体内部原子排列的不规则性，使 其具有很大的范性。
∴金属材料易于机械加工！ 22
2.4共价晶体 特点：
①以原子为基本结构单元
②共价键：形成晶体的两原子相互接近时，各提 供一个电子，它们具有相反的自旋。 这样一对为两原子所共有的自旋相反配 对的电子结构 → 共价键
排列的愈紧密，Coulomb能愈低,结合
愈稳定— 取最紧密排列结构
面心立方结构
立方密积（Cu、Ag、Au、Al） CN=12
六角密积结构
(Be、Mg、Zn、Cd)
体心立方结构
(Li、Na、K、Rb、Cs、Mo、W)
CN=8
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④性能：
高的导电性 导热性 金属光泽
共有化电子可以在整 个晶体内自由运动
晶体
结合能
2.1.4. 电负性---描述得失电子的能力
密里根定义： 电负性=0.18(电离能+亲和能) Li：1.0
泡林值：相对电负性 (XA - XB) 指定F电负性: 4.0, 根据热化学数据和分子的键能
E( A B) [( E( A A) E(B B)]1/ 2 96.5(X - X )
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2.6 氢键相互作用
H2O O2-
六边形雪花：冰晶体
H+
H+
H+
O2H+
H键的形成，HF，H3N
H键在生物体中
DNA：双螺旋, C、H、O、N、P(骨架)， 碱基配对。维持双螺旋结构的力就是H键。
石墨 — 层状结构（二维）
Na 5.14eV Na e 5.14eV ---电离能
电离能代表原子失去电子的能力。电离能越 大，原子对价电子的束缚能力越强。
2.1.2.电子亲和能
Cl e Cl 1 3.61eV
3.61 eV---电子亲合能。 电子亲和能代表原子得到电子的能力。
2.1.3.结合能
Na Cl Na Cl 7.9eV
有极性(正负电荷重心不重合)
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范德瓦尔斯（Van der Waals）力
通过范德瓦尔斯力作用结合而成
范德瓦尔斯力是分子间的偶极矩作用，是分子 间作用力的 一种。
具体有： 非极性分子：瞬时偶极矩之间的作用力； 极性分子：固有电偶极矩间的静电力； 极性分子的电偶极矩与其在非极性分子上诱导产 生的偶极矩之间的作用力。
形成的化合物
典型的离子晶体结构：NaCl结构和CsCl 结构
2.2.2 离子性结合的特点
① 结合单元: 正、负离子. ② 结构的要求: 正、负离子相间排列，即一种离子的最近邻离 子为异号离子； 每个离子具有球对称满电子壳层结构. ③ 结合力的本质：正、负离子的静电相互作用力.
④ 特性：离子晶体结合牢固，无自由电子.
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以氢分子为例作定性说明： 两个氢原子各有一个1s态的电子 → 自旋可取两 个可能方向之一！ 当两个氢原子接近时 ※ 如果两电子自旋方向相同：泡利不相容原理使
两个原于互相排斥 →不能形成分子
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H2分子中电子云的等密度线图
※ 当两个电子自旋方向相反： 电子在两核之间的区域有较大的电子云密度， 它们与两个核同时有较强的吸引作用 把两个核结合在一起形成一个氢分子 两个电子为两个核所共有，在两个原子周围都 形成稳定的满壳层结构 → 共价键！