2-3-2-4-2-5(黃昆-固體物理)-教案

1、2.3金屬性結(jié)合金屬性結(jié)合2.4范德瓦耳斯結(jié)合范德瓦耳斯結(jié)合2.5元素和化合物晶體結(jié)合的規(guī)律性元素和化合物晶體結(jié)合的規(guī)律性1.教學(xué)目的和要求教學(xué)目的和要求:通過(guò)講解使學(xué)生理解并掌握金屬性結(jié)合和范德通過(guò)講解使學(xué)生理解并掌握金屬性結(jié)合和范德瓦耳斯結(jié)合；理解瓦耳斯結(jié)合；理解元素和化合物晶體結(jié)合的規(guī)律性元素和化合物晶體結(jié)合的規(guī)律性2教學(xué)重點(diǎn)：金屬性結(jié)合和范德瓦耳斯結(jié)合。教學(xué)重點(diǎn)：金屬性結(jié)合和范德瓦耳斯結(jié)合。3教學(xué)難點(diǎn)：范德瓦耳斯結(jié)合。教學(xué)難點(diǎn)：

2、范德瓦耳斯結(jié)合。4講授時(shí)間：講授時(shí)間：45分鐘。分鐘。5講授方式：講授方式：PPT文檔。文檔。6作業(yè)：學(xué)生課后復(fù)習(xí)。作業(yè)：學(xué)生課后復(fù)習(xí)。一金屬性結(jié)合一金屬性結(jié)合（1）金屬性結(jié)合的概念）金屬性結(jié)合的概念第I族、第II族元素及過(guò)渡元素都是典型的金屬晶體，它們的最外層電子一般為1~2個(gè)。組成晶體時(shí)每個(gè)原子的最外層電子為所有原子所共有，因此在結(jié)合成金屬晶體時(shí)，失去了最外層（價(jià)）電子的原子實(shí)“沉浸”在由價(jià)電子組成的“電子云”中。如圖XCH002_

3、004所示。這種情況下，電子云和原子實(shí)之間存在庫(kù)侖作用，體積越小電子云密度越高，庫(kù)侖相互作用的能愈低，表現(xiàn)為原子聚合起來(lái)的作用。（2）金屬晶體結(jié)合力）金屬晶體結(jié)合力金屬晶體結(jié)合力：主要是原子實(shí)和電子云之間的靜電庫(kù)侖力，對(duì)晶體結(jié)構(gòu)沒(méi)有特殊的要求，只要求排列最緊密，這樣勢(shì)能最低，結(jié)合最穩(wěn)定。因此大多數(shù)金屬具有面心立方結(jié)構(gòu)，即立方密積或六角密積，配位數(shù)均為12。立方密積（Cu、Ag、Au、Al）（面心立方結(jié)構(gòu)）（配位數(shù)12）六角密積(Be、M

4、g、Zn、Cd)（3）范德瓦耳斯結(jié)合的能量）范德瓦耳斯結(jié)合的能量?jī)蓚€(gè)惰性原子之間的相互作用勢(shì)能兩個(gè)相距為r的原子，雖然電子是對(duì)稱(chēng)分布，但在某個(gè)瞬時(shí)具有電偶極矩。設(shè)原子1的瞬時(shí)電偶極矩：，在r處產(chǎn)生的電場(chǎng)，原子2在這個(gè)電場(chǎng)的作用下31~rpE將感應(yīng)形成偶極矩：，?為原子的極化率。Ep??2兩個(gè)電偶極子之間的相互作用能：321rppE??216pr??相互作用能與的平方成正比，對(duì)時(shí)間的平均值不為零。這種力隨距離增加下降很快，兩個(gè)原子之間的相

5、互作用很弱?？糠兜峦叨沽ο嗷プ饔媒Y(jié)合的兩個(gè)原子的相互作用勢(shì)能可以表示為：126)(rBrAru???其中為重疊排斥作用勢(shì)能，A和B為經(jīng)驗(yàn)參數(shù)，都是正數(shù)。12rB引入新的參量：??并且有BA??12644????，勒納－瓊斯（LennardJones）勢(shì)])()[(4)(612rrru?????晶體的（N個(gè)原子）總的勢(shì)能：（])()()[4(21)(661212rArANrU?????根據(jù)勢(shì)能函數(shù)的最小值可以確定晶格常數(shù)、結(jié)合能和體變模