固体物理考题 第二章 固体的结合

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1、第二章固体的结合1原子之间的相联互作用是固体形成的基础，固体中共有哪几种原子结合方式？指出它们的共同特点和各自的特点。  共价结合中,电子虽然不能脱离电负性大的原子,但靠近的两个电负性大的原子可以各出一个电子,形成电子共享的形式,即这一对电子的主要活动范围处于两个原子之间,通过库仑力,把两个原子连接起来.离子晶体中,正离子与负离子的吸引力就是库仑力.金属结合中,原子实依靠原子实与电子云间的库仑力紧紧地吸引着.分子结合中,是电偶极矩把原本分离的原子结合成了晶体.电偶极矩的作用力实际就是库仑力.氢键结合中,氢先与电负性大的原子形

2、成共价结合后,氢核与负电中心不在重合,迫使它通过库仑力再与另一个电负性大的原子结合.可见,所有晶体结合类型都与库仑力有关.共价结合 电负性较大的原子合成晶体时，各出一个电子，形成电子共享的形式，形成电自旋相反的配对电子．电子配对的方式称为共价键．这类晶体称共价晶体。共价晶体的硬度高(比如金刚石是最硬的固体)，熔点高，热膨胀系数小，导电性差．共价键的共同特点是饱和性和方向性。金刚石结构：离子结合   电负性小的元素与电负性大元素结合在一起，一个失去电子变成正离子，一个得到电子变成负离子，形成离子晶体．最典型的离子晶体是碱金属正

3、素与卤族元素结合成的晶体，如NaCl，CsCl等．   离子晶体是一种结构很稳固的晶体．离子晶体的硬度高，熔点高，热膨胀小，导电性差．典型离子晶体结构有两种：（1）是NaCl型面心立方结构（2）是CsCl型简立方结构，配位数为8三 金属结合金属晶体中，价电子不再属于个别原子，而是为所有原子所共有，在晶体中作共有化运动．所以金属的性质主要由价电子决定．金属具有良好的导电性、导热性，不同金属存在接触电势差等，都是共有化电子的性质决定的．   原子实与电子云之间的作用，不存在明确的方向性，原子实与原子实相对滑动并不破坏密堆积结构，

4、不会使系统内能增加．金属原子容易相对滑动的特点，是金属具有延展性的微观根源．四分子结合   固体表面有吸附现象，气体能凝结成液体，液体能凝结成固体，都说明分子间有结合力作在．分子间的结合力称为范德瓦耳斯力，范德瓦耳斯力一般可分为三种类型：   (1)极性分广间的结合   (2)极性分子与非极性分子的结合(3)非极性分子间的结合五氢键结合由于氢原子的特殊情况，有些氢的化台物晶体中呈现独特的结构，即氢原子可以同时和两个负电性很大而原子半径较小的原子(O、F、N等)相结合．这种特殊结合称为氢链．2为什么固体中原子（或离子）之间能保

5、持一定的距离而不是无限靠近？3从成键的角度阐述Ⅲ-Ⅴ族和Ⅱ-Ⅵ族半导体为什么可以形成同一种结构:闪锌矿结构。4证明：两种一价离子组成的一维晶格的马德隆常数为α=2ln25.已知某晶体中相距为r的相邻原子的相互作用势能可表示为：，其中A、B、m>n都是>0的常数，求：（1）平衡时两原子间的距离；（2）平衡时结合能；晶体平衡时原子之间具有数值相等、方向相反的吸引力和排斥力，写出平衡时原子之间的吸引力的表达式。6晶体的结合能、原子的电离能以及电子亲和能电子亲和能：一个中性原子获得一个电子成为负离子所释放小的能量叫电子亲和能．原子的

6、电离能：使原子失去一个电了所需要的能量称为原子的电离能晶体的结合能：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。7.何为杂化轨道?[解答]   为了解释金刚石中碳原子具有4个等同的共价键,1931年泡林(Pauling)和斯莱特(Slater)提出了杂化轨道理论.碳原子有4个价电子,它们分别对应、、、量子态,在构成共价键时,它们组成了4个新的量子态，4个电子分别占据、、、新轨

7、道，在四面体顶角方向(参见图1.18)形成4个共价键.