第二章晶体中原子的结合学习目的：学习意义：实际上，一个固体材料有几种结合形式，也可具有两种结合之间的过渡性质，或某几种结合类型的综合性质！第一节结合力与结合能的一般性质如果f(r)表示两原子间的相互作用力u(r)表示两原子间的相互作用势能假设条件：较大的间距上,排斥力比吸引力弱的多—保证原子聚集起来；很小的间距上，排斥力又必须占优势—保证固体稳定平衡；∴n>m当两原子间距r为某一特殊值r0时：2·晶体的结合能：自由原子（离子或分子）结合成晶体时所放出的能量W②计算：(关键是计算晶体的内能）设：u(rij)：晶体中两原子间的相互作用能rij：第i和第j个原子间的距离ui表示晶体中任一原子与其余所有原子的相互作用能之和1·晶格常数—一般情况下，晶体受到的仅是大气压力p02·晶体的体积弹性模量第二节结合力的类型与晶体分类一、离子键和离子晶体每个钠离子与和它紧邻的6个氯离子相连每个氯离子与和它紧邻的6个钠离子相连红球表示铯离子(Cs+)黄球表示氯离子(Cl-)宏观上表现出:★C.N(coordinationnumber)max=8C.N=8,CsCl,TlBrC.N=6,NaCl,KCl,PbS,MgOC.N=4,ZnS二、共价键和共价晶体（极性晶体）※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！③特征：饱和性和方向性方向性:在电子云交叠最大的特定方向上形成共价键实际上：④性能：三、金属键和金属晶体排斥作用两个来源:面心立方结构六角密积结构体心立方结构四、分子键（范德瓦耳斯键）和分子晶体价电子状态在结合成晶体时都发生了根本性变化!五、氢键和氢键晶体H(1S1)注：∵共价键中电荷分布趋向负电性强的原子；O、F、N负电性较强。∴H原子核就相对露在外面—显示正电性H2O晶体的键结构为O–H…O→第三个O原子向H靠近,受到已结合的两个O原子的负电排斥，不能与H结合1.由C原子组成，成键方式≠金刚石3.层间：第三个pz电子可沿层平面自由远动性能：七、结合力的性质和原子结构的关系正离子—（-e）→中性原子2·讨论①ⅠA,ⅡA,ⅠB,ⅡB,ⅢB—金属键第三节离子晶体的结合能1·考虑一个正离子的平均库仑（Coulomb)能：同理：W+=W-2·重叠排斥能：∵NaCl晶格原胞体积：其中r0表示平衡时的近邻距离注意：从上式可知，结合能主要来自库仑能，排斥能只占库仑能的1/n二、讨论体积弹性模量第四节分子晶体的结合能1·勒纳—琼斯（Lennard-Jones)势惰性气体晶体的结合能：就是晶体内所有原子对之间勒纳—琼斯势之和！∴得到3·平衡晶体的体积弹性模量平衡晶体体积：特点：NaCl结构的布拉伐格子是fcc格子基元=Na++Cl-(相距半个晶格常数)有一晶体，平衡时体积为V0，原子间相互作用势能为U0，如果相距为r的两原子相互作用势为：5.若把互作用势能中排斥项改用波恩-梅叶表示式,并认为在平衡时，它们对互作用势能具有相同的贡献，请求出之间的关系自旋只是一种物理性质，就好像质量、速度一样，但它不是自转的意思，自旋的说法不过是借用一个比喻.宇宙间所有已知的粒子可以分成两组：①组成宇宙中的物质的自旋为1／2的粒子；②物质粒子之间引起力的自旋为0、1和2的粒子,粒子的自旋真正告诉我们:从不同的方向看粒子是什么样子的!一个自旋为0的粒子像一个圆点:从任何方向看都一样！自旋为1的粒子像一个箭头：从不同方向看是不同的。只有把当它转过完全的一圈（360°）时，这粒子才显得是一样；自旋为2的粒子像个双头的箭头：只要转过半圈（180°），看起来便是一样的了。类似地，更高自旋的粒子在旋转了整圈的更小的部分后，看起来便是一样的。，但有些粒子转过一圈后，仍然显得不同，你必须使其转两整圈！这样的粒子具有1／2的自旋。自旋有两种，一种与电子的轨道平行，一种与电子的轨道相反;物质粒子服从所谓的泡利不相容原理!原子中不可能有两个或两个以上的电子处于同一量子态!泡利不相容原理一个电子的运动状态要从4个方面来进行描述，即它所处的电子层、电子亚层、电子云的伸展方向以及电子的自旋方向。在同一个原子中没有也不可能有运动状态完全相同的两个电子存在，这就是泡利不相容原理。根据这个规则，如果两个电子处于同一轨道，那么，这两个电子的自旋方向必定相反。也就是说，每一个轨道中只能容纳两个自旋方向相反的电子。