西安电子科技大学：《固体物理》课程教学资源（PPT课件讲稿）第二章 晶体结合

第二章晶体结合 原子的负电性 原子得失价电子能力的一种度量 其定义为: 负电性=常数(电离能+亲和能) 常数的选择以方便为原则,例如一种常 用的选择方法:为使锂(Li)的负电性 为1,选上常数为0.18

第二章 晶体结合 一 ．原子的负电性 原子得失价电子能力的一种度量。 其定义为： 负电性＝常数（电离能＋亲和能） 常数的选择以方便为原则，例如一种常 用的选择方法：为使锂（Li）的负电性 为1，选上常数为0.18

电离能: 让原子失去电子所必需消耗的能量。 亲和能 处于基态的中性气态原子获得一个电子所 放出的能量。 负电性大的原子,易于获得电子 负电性小的原子,易于失去电子

电离能： 让原子失去电子所必需消耗的能量。 亲和能： 处于基态的中性气态原子获得一个电子所 放出的能量。 负电性大的原子，易于获得电子. 负电性小的原子，易于失去电子

二.离子结合 当负电性较小的原子与负电性较大的 原子相互接近时,形成正、负离子。 正、负离子由于库仑引力而相互靠近, 但当它们近到一定程度时,二闭合电子壳 层的电子云因重叠而产生排斥力,当吸收 力和排斥力平衡时,就形成稳定的离子键

二．离子结合 当负电性较小的原子与负电性较大的 原子相互接近时，形成正、负离子。 正、负离子由于库仑引力而相互靠近， 但当它们近到一定程度时，二闭合电子壳 层的电子云因重叠而产生排斥力，当吸收 力和排斥力平衡时，就形成稳定的离子键

例:NaCl 二个一价离子间的库仑势能为 1(r)=± 4E, 电势参考点:U1(∞)→O 作用力:()=土 式中r为二离子的距离,e为电子电荷的绝对值,同种电荷取“+”,异种电荷取“一

例：NaCl 二个一价离子间的库仑势能为

由泡利不相容,离子之间电子云重叠而产生的排斥力难以计算,玻恩(Brn) 假设重叠排斥能有如下形式 U2()=,n n、b为由实验确定的常数。对碱卤晶体n大致在6~-10之间,分子晶体n~12。离 子间的互作用势能可表示为: V=V()+U2)=++ 23) 对№atC第一项取“一”(吸引能),第二项b>0(排斥能)

设2N个离子组成的晶体,则i=1的离子与 其余(2N-1)个离子的总互作用势能为: 2N U()∑U() 晶体的总作用势能为 ∑∑(7)

设2N个离子组成的晶体，则i＝1的离子与 其余（2N－1）个离子的总互作用势能为：

由于表面离子数比内部离子数少得多,为简单 忽略表面离子与内部离子的差别,则2N个离子对 晶体势能的贡献相同 U=-2N 2 ∑V(1)=N∑U(G1 j≠ 设最近邻离子间距为R,则第1个离子与第j个离子的间距r1;=a1R 2N 2N U=N( 4兀ER ∑ R ∑ b

由于表面离子数比内部离子数少得多，为简单. 忽略表面离子与内部离子的差别，则2N个离子对 晶体势能的贡献相同

设 ∑千=02=B 2 e B 4兀ERR 式中α称马德隆( Madelung)常数,它由晶体结构 决定。对NaCl结构的晶体,a=1748,对CsCl(氯 化铯)结构的晶体,a=1.763

式中α称马德隆（Madelung）常数，它由晶体结构 决定。对NaCl结构的晶体，α＝1.748,对CsCl（氯 化铯）结构的晶体，α＝1.763。 设 则   = N j j a 2 1 1 1   B a b N j n j  =  2 1 1

共价结合 当二个负电性相同或接近(尤其是负电 性又都较大)彼此靠近时,各贡献一个 电子,为两个原子所共有,从而使其结 合在一起,这种结合称为共价结合。 能把两个原子结合在一起的一对为两个 原子所共有的自旋相反配对的电子结构, 称为共价键

三．共价结合 当二个负电性相同或接近（尤其是负电 性又都较大）彼此靠近时，各贡献一个 电子，为两个原子所共有，从而使其结 合在一起，这种结合称为共价结合。 能把两个原子结合在一起的一对为两个 原子所共有的自旋相反配对的电子结构， 称为共价键

共价键的特性 饱和性:一个原子所能形成的共价键的数目有 个最大值。 若价电子壳层未达到半满,则所有价电子都可 能是未配对的,则 可成价数=价电子数N 若价电子壳层等于或超过半满,重要的共价晶 体,价电子态为S,P态,满壳层时最多可容 纳8个电子,未配对的电子数决定于未填充的 量子态数,若价电子数为N,则能形成的共价 键数目符合(8一N)规则

共价键的特性: 饱和性：一个原子所能形成的共价键的数目有 一个最大值。 若价电子壳层未达到半满，则所有价电子都可 能是未配对的，则 可成价数＝价电子数N 若价电子壳层等于或超过半满，重要的共价晶 体，价电子态为S，P态，满壳层时最多可容 纳8个电子，未配对的电子数决定于未填充的 量子态数，若价电子数为N，则能形成的共价 键数目符合（8－N）规则