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第四讲、晶体结合
北京交通大学
4.晶体结合BeijingJiaotongUniversity
4.1晶体结合能
4.2离子性结合
4.3共价结合
4.4金属性结合
4.5范德瓦耳斯结合
4.6氢键结合
4.7元素和化合物晶体结合的规律性
北京交通大学
4.晶体结合4.1晶体结合能BeijingJiaotongUniversity
晶体的结合能
分散的原子相互结合成晶体的根本原因在于这些原子
结合起来后整个系统具有更低的能量。在结合过程中，
有一定的能量W释放出来，称为晶体的结合能。如果
以分散的原子作为计量相互作用势能的零点，则－W
就是结合成晶体后系统的相互作用势能（内能）。
结合能孤立原子能量－晶体总能量
北京交通大学
4.晶体结合4.1晶体结合能BeijingJiaotongUniversity
各种不同的晶体，其结合力的类型和大小是不同的。但是在任何晶体中，
两个原子之间的相互作用力或相互作用势与它们之间距离的关系在定性上
是相同的。晶体中原子的相互作用可以分为两大类，即吸引作用和排斥作
用。吸引作用是异性电荷之间的库仑引力，排斥作用是由于同性电荷之间
的库仑斥力和泡利原理引起的排斥。在某一适当的距离，两种力平衡，晶
格处于稳定状态。两个原子的相互作用势能通常可以用幂函数描述：
AB
U(r)
mn
rr
此处为两个原子之间的距离，皆为大于
rA,B,m,n
零的常数，第一项表示吸引能，第二项表示排斥能。
北京交通大学
4.晶体结合4.1晶体结合能BeijingJiaotongUniversity
由势能U(r)可以计算相互作用力：
dU(r)
f
dr
相互作用力为零时晶格最稳定，由此
r
可以决定原子之间的平衡距离：
0
dU
0
dr
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