1.2.1晶体结合的类型 1.2晶体的结合 122结合力 121晶体的结合类型 结合力的不同可以将其分成五个典型的结合类型: 离子晶体 原子晶体 金属晶体 分子晶体 氢键晶体
1.2.1 晶体结合的类型 1.2.2 结合力 1.2 晶体的结合 结合力的不同可以将其分成五个典型的结合类型: 离子晶体 原子晶体 金属晶体 分子晶体 氢键晶体 1.2.1 晶体的结合类型
离子晶体 1.类型 Ⅰ-VI族组成的晶体是典型的离子晶体,如:NaCI CSCI: ILVI族化合物可以看作离子晶体,如:CdS、ZnS。 2.基本概念 刚球模型:组成离子晶体的原子在得失电子后,电 子组态与惰性原子的电子组态一样,这种电子壳层 结构是稳定的,具有球形对称性,由此可以把正负 离子作为钢球来处理
I-VII族组成的晶体是典型的离子晶体，如： NaCI、 CsCI； II-VI族化合物可以看作离子晶体，如：CdS、ZnS。 一、离子晶体 1 . 类型 刚球模型：组成离子晶体的原子在得失电子后，电 子组态与惰性原子的电子组态一样，这种电子壳层 结构是稳定的，具有球形对称性，由此可以把正负 离子作为钢球来处理。 2. 基本概念
结合力:正负离子间的静电库仑力 配位体:离子的最邻近的异种离子。 配位数:异种离子的总数 晶体的结合能Eb:晶体由N个原子组成,这些原子的 在自由时的总能量EN与晶体处于稳定状态时的能量 (动能和势能)E0之差。 晶体结合能的意义:结合能对了解组成晶体的粒子间 相互作用的本质,为探索新材料的合成提供了理论指 导
结合力：正负离子间的静电库仑力 。 配位体：离子的最邻近的异种离子。 配位数：异种离子的总数。 晶体的结合能Eb：晶体由N个原子组成，这些原子的 在自由时的总能量EN与晶体处于稳定状态时的能量 （动能和势能）E0之差。 晶体结合能的意义：结合能对了解组成晶体的粒子间 相互作用的本质，为探索新材料的合成提供了理论指 导
3.晶格 复式格子。 4.典型的离子晶体结构 1)氯化钠型是由两种面心立方结构的离子沿晶轴 平移1/2间距而成,配位数为6。 NaCl KCI、AgBr PbS、MgO等皆属此类; (2)氯花铯型是由两种简立方结构的离子沿空间对角 线位移12长度套购而成,配位数为8。TiBr、T等皆 属此类。 (3)离子结合成分较大的半导体材料ZnS等,是由 两种各为面心立方结构的离子沿空间对角线位移14 程度套购而成的闪锌矿结构,配位数为4
(1） 氯化钠型是由两种面心立方结构的离子沿晶轴 平移1/2间距而成，配位数为6。NaCI、KCI、AgBr、 PbS、MgO等皆属此类； ( 2）氯花铯型是由两种简立方结构的离子沿空间对角 线位移1/2长度套购而成，配位数为8。TiBr、TiI等皆 属此类。 3 . 晶格 复式格子。 4 . 典型的离子晶体结构 （3）离子结合成分较大的半导体材料ZnS等，是由 两种各为面心立方结构的离子沿空间对角线位移1/4 程度套购而成的闪锌矿结构，配位数为4
4.特性 结合能的数量级约在800kJmo,结构稳定 导致 导电性能差、熔点髙、硬度高、热膨胀系数小。在 红外区有一特征峰,但对可见光是透明的
结合能的数量级约在800kJ/mol，结构稳定 导 致 4 . 特性 导电性能差、熔点高、硬度高、热膨胀系数小。在 红外区有一特征峰，但对可见光是透明的
原子晶体(共价晶体) 晶格:复式格子 类型:Ⅳ族元素C(晶刚石)、Si、Ge、Sn(灰锡) 的晶体。 结合力:共价键力。 特点: 饱和性-形成键的数目(配位数)有一最大值; 方向性-各个共价键之间有确定的取向。 例如:金刚石结构的4个键的方向是沿着正四面体的4 个顶角方向,键间的夹角恒为109028
晶格：复式格子 类型： IV族元素C（晶刚石）、Si、Ge、Sn(灰锡） 的晶体。 结合力：共价键力。 特点： 饱和性------形成键的数目（配位数）有一 最大值； 方向性------各个共价键之间有确定的取向。 例如：金刚石结构的4个键的方向是沿着正四面体的4 个顶角方向，键间的夹角恒为109028‘ 。 二、原子晶体（共价晶体）
特性: 特性差别较大。典型的原子晶体,具有熔点高、导 电性能差、硬度高等特点。 例如: 从熔点来看,金刚石约为3280k、而Si为1693k,Ge 为1209k。 从导电性来看,金刚石是一种良好的绝缘体,而Si 和Ge在极低温度下才是绝缘体,同时它们的电阻率 随温度升高而急速的下降,是典型的半导体材料
特性： 特性差别较大。典型的原子晶体，具有熔点高、导 电性能差、硬度高等特点。 例如： 从熔点来看，金刚石约为3280k、而Si为1693k，Ge 为1209k。 从导电性来看，金刚石是一种良好的绝缘体，而Si 和Ge在极低温度下才是绝缘体，同时它们的电阻率 随温度升高而急速的下降，是典型的半导体材料
金属晶体 类型:I、Ⅲ族元素及过渡元素都是典型的金属晶体。 结合力:主要是由原子实和电子云之间的静电库仑 力,所以要求排列最紧密 晶格:不喇菲格子。 原胞:大多数金属为立方密积和六角密积,配位数 均为12。前者如Cu、Ag、Au、AI,后者如Be、Mg、 Zn、Cd。少数金属具有体心立方结构,如Li、Na K、Rb、Cs、Mo、W等。 特性:具有良好的导电性,结合力小,但过渡金属 的结合能则比较大
类型：I、 II族元素及过渡元素都是典型的金属晶体。 结合力：主要是由原子实和 电子云之间的静电库仑 力，所以要求排列最紧密。 晶格：不喇菲格子。 原胞：大多数金属为立方密积和六角密积，配位数 均为12。前者如Cu、Ag、Au、AI，后者如Be、Mg、 Zn、Cd。少数金属具有体心立方结构，如Li、Na、 K、Rb、Cs、Mo、W等。 特性：具有良好的导电性，结合力小，但过渡金属 的结合能则比较大。 三、金属晶体
122结合力 结合力 晶体中粒子的互作用可分为两大类: 1.吸引作用:是由于异性电荷之间的库仑力, 引起的作用在远距离是主要的。 2.排斥作用:一是同性电荷之间的库仑力,二是 泡利原理所引起,在近距离是主要的。 在一适当的距离 吸引作用 排斥作用 品格处于稳定状态
晶体中粒子的互作用可分为两大类： 1 . 吸引作用：是由于异性电荷之间的库仑力， 引起的作用在远距离是主要的。 2. 排斥作用：一是同性电荷之间的库仑力，二是 泡利原理所引起，在近距离是主要的。 在一适当的距离 吸引作用 = 排斥作用 晶格处于稳定状态 1.2.2 结合力 一 、 结合力
二互作用力、互作用势能和原子间距的关系 原子间的相互作用 1.计算r、rm 由势能u(r)可以按下式计 算互作用力: f(r)=-du(r)/dr 当两原子很靠近时, 斥力大于引力,总的 作用力f(r)>0。 斥力 当两原子相离比较远 f(r) 时,总的作用力为引力, f(r)<0 吸引力
原子间的相互作用 由势能u(r)可以按下式计 算互作用力： f(r) = -du(r)/dr 当两原子很靠近时， 斥力大于引力， 总的 作用力f(r) 0。 当两原子相离比较远 时，总的作用力为引力， f(r)0 二 互作用力、互作用势能和原子间距的关系 u(r) r r f(r) ro rm 斥力 吸引力 1. 计算ro 、rm