电离能
Байду номын сангаас
(单位：eV)
元素 Na
Mg
Al
Si
P
S
Cl
Ar
电离能 5.138 7.644 5.984 8.149 10.55 10.357 13.01 15.755
元素 K
Ca
Ga
Ge
As
Se
Br
Kr
电离能 4.339 6.111 6.00 7.88 9.87 9.75 11.84 13.996
三、电子亲和能
原子的电负性
一个中性原子获得一个电子成为负离子所释放出的能量， 叫电子的亲和能。
电子亲和能随原子半径的减小而增大，原子半径小，获得 一个电子将释放出较大的能量。
原子的电负性 四、电负性
电离能和电子亲和能从不同的角度表征了原子驾驭电子的 能力。为了综合表征原子得失电子的能力，定义电负性的 概念。
穆力肯 (R. S. Mulliken)
金属键使金属原子结合形成晶体，称为金属晶体。
晶体的结合类型
金属键及金属晶体的特点 1、金属键强度低于离子键强度； 2、金属键对原子排列的具体形式没有特殊要求，原子排 列越紧密，库仑势能越低。晶体体积越小，负电子云密 度越高，库仑相互作用势能越低，晶体结合越稳定（体 积效应）；
固体物理学理论
第二章 晶体的结合和弹性
第二章 晶体的结合和弹性
2.1
原子的电负性
2.2
晶体的结合类型
2.3
结合力的一般性质
2.4
非极性分子晶体的结合能
2.5
离子晶体结合能
2.6
原子晶体的结合
2.7
原子的电负性
第一节 原子的电负性
原子的电负性
原子结合成晶体时，其外层电子要做重新分布，不同的分布 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：共价结合、离子结合、金属结合、分子结合 和氢键结合。
电负性表征原子束缚价电子能力的强弱。 同一主族不同原子的性质相近，不同主族中的原子失电子难 易程度不同。
一、原子的电子分布
原子的电负性
电子组态 泡利不相容原理 洪特规则 能量最低原理
电子组态
原子的电负性
定义：给定原子所有电子的主量子数n和轨道量子 数l的组合。 主量子数n=1、2、3、 … 轨道量子数l=0、1、2、3、 …（n-1）
A、NaCl结构：
晶体的结合类型
结合成晶体时，Na原子的价电子转移到Cl原子上，形成Na+和 Cl-（都具有满壳层电子结构）。Na+和Cl-各自构成面心立方布拉 菲晶格，沿晶胞基矢方向相互移动半个晶格常数套构形成氯化钠 结构。Na+和Cl-相间排列，以异号离子为邻。
B、氯化铯结构
晶体的结合类型
结合成晶体时，Cs原子的价电子转移到Cl原子上， 形成Cs+和Cl-（都具有满壳层电子结构）。Cs+和Cl各自构成简单立方布拉菲晶格，沿体对角线方向相互 移动1/2对角线长度套构形成氯化铯结构。Cs和Cl-相 间排列，以异号离子为邻。
电子占据轨道的顺序
原子的电负性
泡利不相容原理
原子的电负性
定义：包括自旋，不可能存在量子态全同的两个 电子。
洪特规则
原子的电负性
电子依能量由低到高依次进入轨道并先单一 自旋平行地占据尽量多的等价轨道。
能量最低原理
原子的电负性
任何稳定体系，其能量最低。
原子的电负性 二、电离能
使原子失去一个电子所需的能量，称为电离能。
晶体的结合类型
金刚石结构 金刚石结构中，每个碳原子与4个邻近碳原子以共价键结
合，共价键之间的夹角为109o28/，形成正四面体结构。
晶体的结合类型
三、金属晶体 当金属原子结合形成晶体时，价电子不再束缚在
原子上，而在整个晶体中运动，形成共有化运动负电 子云和固定在格点上的正离子，正离子与负电子云之 间的库仑吸引力称为金属键。
晶体的结合类型
3、如果价电子壳层中的电子数目不到半满，形成共价键的 数目与价电子数相等。如果价电子壳层中的电子数目超过半 满，形成共价键的数目等于未填充的量子态数（共价键的饱 和性）； 4、原子只能在特定方向上形成共价键（共价键的方性）； 5、共价的强弱决定于形成共价键的两个电子波函数的交叠 程度； 6、共价晶体结构稳定，熔点高，硬度大，导电性差，范性 差；
库仑吸引力是原子结合成晶体的动力，是长程力；晶体原子
间还存在排斥力，是短程力。一块晶体处于稳定平衡态时，
其总能量E0比组成这晶体N个原子在自由时的总能量低，二者
之差：
Eb=EN-E0
称为结合能。
原子的电负性
中性原子结合成晶体，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。所有晶体的结合类 型都与原子的电负性有关。
选取系数0.18是为了使Li的电负性为1.
原子的电负性
自左至右电负性依次增大
由
元素周期表
上
向
下
电
负
性
依
次
减
小
电负性小的是金属性元素，电负性大的是非金属性元素。
第二节 晶体的结合类型
晶体的结合类型
周期表上同一族的元素具有相似的属性，因此，可以预期 原子结合成晶体时，会出现一些比较典型的结合类型，根 据结合力的性质把晶体分为五个典型的结合类型，分别为： 原子晶体、离子晶体、金属晶体、分子晶体、氢键晶体。
晶体的结合类型
二、原子晶体 元素周期表中第Ⅳ族元素C、Si、Ge、Sn的晶体是典型代 表，其主要依靠具有饱和性和方向性的共价键结合。 典型的有：金刚石、Si、InSb和半导体。
晶体的结合类型
共价键及原子晶体的特点 1、以原子作为结合的基本单元； 2、在结合过程中，自旋相反的两个电子配对，在两个原 子核之间的区域形成较大电子云密度，与原子核形成较 强吸引力，并使两个原子形成满壳层电子结构。
晶体的结合类型
一、离子晶体 依靠正负离子的库仑吸引力结合形成的晶体称为离子 晶体。由元素周期表中第Ⅰ族碱金属元素与第Ⅶ族的 卤族元素化合而成。碱金属元素Li、Na、K、Rb、Cs 和卤族元素F、Cl、Br、I之间形成的化合物，典型的 离子晶体有NaCl型和CsCl型。
晶体的结合类型
离子晶体的特点 1、以离子作为结合的基本单元； 2、正负离子相间排列，当离子间距大于平衡间距时，库仑 作用总效果呈吸引性，当离子间距小于平衡间距时，离子之 间产生强烈排斥。当吸引和排斥作用达到平衡时，形成稳定 晶体结构； 3、正、负离子都具有满壳层电子结构离子，电子分布为球 对称分布； 4、离子晶体结构稳定，熔点较高，硬度较大，导电性差。