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第11章 固体结构 11.1 晶体结构 11.2 金属键理论与金属晶体 11.3 离子键理论与离子晶体 11.4 分子间作用力与分子晶体 11.5 原子晶体与混合型晶体 规则的几何外形. 固定的熔点. 晶体性质各向异性. 晶体具有特定的对称性. 三、晶格理论的基本概念 1．晶格与点阵 晶体内部的粒子排列是周期性重复的，如果把具体的重复内容抽象出来看作一个点，那么整个晶体可以简化成是由这些点所构成，点即称为点阵点。这些点阵点的无限组合称为点阵。 2. 晶胞和晶胞参数 能代表空间点阵一切特征的最小重复单元，称为晶胞。晶胞是平行六面体，平行六面体的各边的长度a 、b、 c及它们间的夹角?、 ? 、?称为晶胞参数，或点阵参数。   尽管世界上晶体有千万种，但根据晶胞的特征，可将晶体分为7个晶系。它们是立方晶系、四方晶系、正交晶系、三方晶系、六方晶系、单斜晶系、三斜晶系。 11.2 金属键理论与金属晶体 金属晶体的密堆积结构 金属键理论 一、 金属晶体的密堆积结构 金属晶体常见的密堆积方式有三种： 　　　面心立方最密堆积、六方最密堆积和体心立方密堆积。其中体心立方不是最密堆积，其堆积系数要小于前两种最密堆积的堆积系数。两种最密堆积结构都是在密堆积层的基础上构成的。 二、金属键理论 自由电子理论 　　　金属键的自由电子理论认为金属原子的外层价电子比较容易电离，产生金属正离子和自由电子； 　　同时每个金属正离子也很容易捕获自由电子复合成金属原子。 金属自由电子模型 能带理论 　 在金属晶体中原子十分靠近，这些原子的价层轨道组成许多分子轨道。N个原子轨道组成N个分子轨道，其中有成键轨道、非键轨道和反键轨道。 能带理论 　金属晶体中同一原子轨道组合的序列轨道从低到高都有一定的能级间隔，这些能级差极微小的序列轨道构成一个能带，如上图 (d)。　　　 按照电子在能带中轨道上分布的不同，有满带、导带和禁带之分。 满带和导带 　满带：充满电子的能量带叫满带。如金属 Li(1s22s1)的1s能带就为满带，N个原子轨道得到N个分子轨道，为2N个电子所填充。　　　　　　 　导带：参加组合的原子轨道如为未充满电子的原子轨道，则形成的能带也是未充满的，存在空的分子轨道。 禁 带 　　 各能带之间都存在能量差，相邻能带间一般都有空隙，即带隙，在带隙内不存在分子轨道，电子不能停留，所以这种能带间的空隙称为禁带。 金属中相邻能带有时可以重叠，特别是金属相邻亚层原子轨道之间的能级相近时，所形成的能带会出现重叠现象。 金属能带的类型 11.3 离子键理论与离子键晶体 离子键理论 典型离子晶体构型 离子晶体的半径比规则 离子键强度与离子晶体的晶格能 离子极化与键型变异 没有方向性 没有饱和性 NaCl型离子晶体 CsCl型离子晶体 立方ZnS型离子晶体 三、离子晶体的半径比规则 四、离子键强度与离子晶体的晶格能 晶格能（U）定义：在标准状态下，破坏1mol离子晶体使之成为自由的气态正、负离子时，所需要的能量. 晶格能的计算： 1. 玻恩—哈伯(Born—Haber)循环法 2.玻恩—朗德(Born—Lande)公式 1. NaCl晶体玻恩—哈伯循环图 3. Born—Lande公式 玻恩和朗德以离子晶体内部离子间的静电作用力为基础，从理论上推导出用于计算晶格能的公式玻恩—朗德(Born—Lande)公式： 11.4 分子间力与分子晶体 一 分子的极性 11.5 原子晶体和混合型晶体 原子晶体 混合型晶体 原子晶体 在原子晶体中，占据在晶格结点上的粒子是原子，结点上的原子之间通过共价键相互结合在一起。典型的原子晶体是金刚石。 化学稳定性好， 具有很高的熔点、沸点，如金刚石的熔点高达3930K。 硬度大、延展性很小，热膨胀系数小，性脆。 不导电，一般是电绝缘体。但是某些原子晶体如硅、锗、砷化镓通过掺杂可作为半导体材料。 混合型晶体－石墨 式