第三章-晶体结合VIP免费

第三章晶体结合CrystalBinding2原子间的互作用力把原子结合在一起！为什么原子形成了晶体或固体？原子的结合起因于电子和邻近的原子实间的库仑吸引力。本章主要内容：原子结合的几种基本形式晶体结构形成的原因3原子结合成晶体时原子的外层电子要作重新分布。外层电子的不同分布产生了不同类型的结合力。不同类型的结合力，导致了晶体结合的不同类型。典型的晶体结合类型是：共价结合，离子结合，金属结合，分子结合和氢键结合。同一种原子，在不同结合类型中有不同的电子云分布，因此呈现出不同的原子半径和离子半径。4尽管晶体结合类型不同，但结合力有其共性：库仑吸引力是原子结合的动力，它是长程力；晶体原子间还存在排斥力，它是短程力；在平衡时，吸引力与排斥力相等。晶体的结合能或内聚能的变化规律一方面与原子间的相互作用力密切相关，另一方面又联系着晶体的晶格常数以及体弹性模量等宏观性质。原子间存在吸引和排斥的宏观反映，就是固体有弹性。5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。通过对晶体结合能函数的研究，有助于深入理解原子间的作用力对宏观性质的影响，也可以通过宏观性质（如体弹性模量）的测量来验证原子间的作用力理论。63.1.1原子的电子分布3.1.2电离能3.1.3电子亲和能3.1.4电负性§3.1原子的电负性7一种晶体采取何种基本结合方式取决于原子束缚电子能力的强弱。原来中性的原子能结合成晶体，除了外界的压力和温度等条件的作用外，主要取决于原子最外层电子的作用。没有一种晶体的结合类型，不是与原子的电子特征有关的。83.1.1原子的电子分布核外电子分布遵从泡利不相容原理、能量最低原理和洪特规则。泡利不相容原理：包括自旋在内，不可能存在量子态全同的两个电子。能量最低原理：自然界中普遍规律，即任何稳定体系，其能量最低。洪特规则：可以看成是最低能量原理的一个细则，即在能量相等的轨道上，自旋平行的电子数目最多时，原子的能量最低。所以在能量相等的轨道上，电子尽可能自旋平行地多占不同的轨道。9Zn281832507298KLMK,L,M:轨道主量子数nl角量子数各壳层上最多能容纳的电子数1022)1(2nlnnlZC原子（共6个）：K：2,L：4。L轨道缺少4个电子103.1.2电离能原子的电离能：使基态的原子失去最外层的一个电子所需要的能量。基态原子+电离能正离子+e在周期表同一族中，虽然原子的电子层数不同，但却有相同的价电子构型，它们的性质是相近的。I族和II族原子容易失去最外层的电子，VI族和VII族原子不容易失去电子，而是容易获得电子。11C原子序数=6中的族数：代表了原子最外层壳上的电子数如：C原子最外层有4个电子12元素的电离能（续）电离能的大小可用来表征原子对价电子束缚的强弱。惰性元素不易失去电子133.1.3电子亲和能原子的电子亲和能：一个基态原子获得一个电子成为负离子时所释放出的能量。注意：亲和过程不能看成是电离过程的逆过程。基态原子+e负离子+电子亲和能14电子亲和能（续）可以看到，卤素原子具有较大的电子亲和能，说明它们更容易得到一个电子。153.1.4电负性电离能和亲和能从不同的角度表征了原子争夺电子的能力。为了能够综合地或统一地表征原子得失电子的能力（实际上是吸引电子的能力），穆力肯（R.S.Mulliken）定义原子的电负性为：所取计算单位为电子伏特。系数0.18的选取只是为了使Li的电负性为1。原子的电负性=0.18（电离能+电子亲和能）16)(),(),(BBEAAEBAE其中，为双原子分子的离解能电负性)(5.96)]()([)(2/1BAxxBBEAAEBAE目前较通用的是泡林(Pauling)提出的电负性的计算方法。A,B两原子的电负性之差由下式求出：取氟的电负性为4kJ/mol.,作为基准，可以计算其它原子的电负性。BAxx17电负性①电负性在一个周期内由左到右不断增强；②周期内由上到下，电负性逐渐减弱。泡林(Pauling)值18电负性可用来定性判断形成晶体所采取的结合类型：1.当2个成键原子的电负性差值较大时，晶体结合往往采取离子键，由周期表的最左端与最右端的元素结合成晶体，主要是离子键.2.同种原子之间的成键，主要是共价键或金属键，因为原子的电负性一样大.3.电负...