《固体物理学》课程教学课件（讲稿）第二章 晶体的结合（元素和化合物晶体结合的规律性）

第二章固体的结合区晶体结合方式离子晶体一一原子价电子转移，正负离子共价晶体未配对电子形成共用电子对晶体结合方式金属晶体价电子转变为非局域的共有化电子分子晶体一一核外电子稳定的封闭结构一种晶体结合方式除了与外界的条件（T、P），主要取决于原子的电子结构一原子束缚电子能力的强弱E

第二章 固体的结合  晶体结合方式

区电负性原子的电负性一一标志原子得失电子能力的物理量Mulliken原子电负性定义电离能一一使原子失去一个电子所需要的能量亲和能一一中性原子吸收一个电子成为负离子所放出的能量电负性=0.18(电离能十亲和能)（eV）电负性越大，吸引得到电子的能力越强！?

电负性 Mulliken原子电负性定义 电离能 —— 使原子失去一个电子所需要的能量 亲和能 —— 中性原子吸收一个电子成为负离子所放出的能量 电负性＝0.18(电离能＋亲和能)（eV） 原子的电负性 —— 标志原子得失电子能力的物理量 电负性越大，吸引得到电子的能力越强！

一、电离能Na + 5.14eV→ Na+ + e定义：使原子失去一个电子所需要的能量称为原子的电离能从原子中移去第一个电子所需要的能量为第一电离能，从正1价离子中再移去一个电子所需要的能量为第二电离能。电离能的大小可以用来度量原子对价电子的束缚强弱。电离能越大，越难失出电子：电离能越小，越易失出电子，金属性越强

二、电子亲和能Cl + e→ CI + 3.61 eV定义：一个中性原子获得一个电子成为负离子所释放出的能量称为电子亲和能，亲和过程不能看成是电离过程的逆过程电子亲和能越大，那么得到电子的能力越大。日

三、结合能Na + Cl→ Na+CI- + 7.9 eV定义：孤立的中性原子结合释放的能量称为结合能，或者说把晶体分解成一个个孤立的中性原子需要的能量。结合能越大，原子结合越稳定，熔点越高。日

电离能和亲和能从不同角度表征了原子争夺电子的能力。如何统一衡量原子得失电子的难易程度呢？为此，人们提出了原子电负性的概念。穆力肯（密里根Mulliken）定义：电负性=0.18（电离能十亲和能）（eV0.18是为了使Li的电负性为1.0。电负性越大，得电子能力越强。反之，失电子能力越强，即金属性越好。电负性相差越大，如：碱金属+卤族元素，易形成晶体。因此，按电负性的相差大小，可以推断原子间的结合类型

1)周期表中由上到下一一原子的负电性逐渐减弱2)周期表中愈往下一一一个周期内原子的负电性差别越小AtomPeriodTableHHe20ElectronegativityLI电-Ne福98NaMAC01055232526TiVCrFecoNiKScMnCuGeBrCZrKrGaA:.638930.54O.S.e065900.96RbZrNbRhCdInSnSbMR.TeXe1869003.66Cs1BHfPtPbBiROsHoA1Rn10.20202109105O1110FIRfDbBhRaHsMtUuuAcSgUunUubLanthanideGdErPrNdPmSmEuTbDyHoTmYbCeSeries2214?2023241AetinideUPaCmBkCfEsNFPuFmMdAm2Series

1) 周期表中由上到下 —— 原子的负电性逐渐减弱 2) 周期表中愈往下 —— 一个周期内原子的负电性差别越小

元素的负电性和晶体结合类型一I族元素Li, Na, K, Rb, CsICS一具有最低的电负性，对电子的束缚弱一很容易失去电子成为正离子，形成金属性晶体日

—— I 族元素 Li, Na, K, Rb, Cs —— 具有最低的电负性，对电子的束缚弱 —— 很容易失去电子成为正离子，形成金属性晶体  元素的负电性和晶体结合类型

一IV族元素C, Si, Ge一一具有较强的负电性束缚电子的能力较强，获取电子能力较强晶体的形成采取共价键形式成键的电子为两个原子所共有，具有金刚石结构一金刚石是美国GE公司在1954年用金属催化剂和石墨在高压下合成

C, Si, Ge —— IV 族元素 —— 具有较强的负电性 束缚电子的能力较强，获取电子能力较强 —— 晶体的形成采取共价键形式 成键的电子为两个原子所共有，具有金刚石结构 —— 金刚石是美国GE公司 在1954年用金属催化剂和石墨在高压下合成

V族元素 N,P一一外层有5个电子，有3个电子未配对，形成3个共价键一一具有3个共价键的原子不可能形成三维晶体A一N.P是先形成共价键分子然后通过范德瓦耳斯力结合成晶体E

—— V 族元素 N, P —— 外层有5个电子，有3个电子未配对，形成3个共价键 —— 具有3个共价键的原子不可能形成三维晶体 —— 是先形成共价键分子 然后通过范德瓦耳斯力结合成晶体 N, P