2022-2023学年高二物理竞赛课件：晶体中原子状态

这是一份2022-2023学年高二物理竞赛课件：晶体中原子状态，共12页。PPT课件主要包含了晶体中原子状态，固体原子的结合，晶体原子的排列，晶体原子的振动，晶体的热学性质，金刚石结构，互作用力，吸引力，排斥力，互作用势等内容，欢迎下载使用。

晶体宏观性质<——微观理论
固体：确定形状，确定体积的物质形态
性质：力学、电学、热学、磁学、光学等
复杂：面对具体的物理现象（比如同样原子组成的结构不同的材料）
微观：从原子、电子层次（每立方1029数量级的原子、电子！）
相互作用及运动规律复杂
一. 原子间的互作用
当大量原子相互靠近时,总的互作用势U:
i,j=2,3,4…..N
特点:晶体结合的稳定性导致导电性能差、熔点高、硬度高和热膨胀系数小。
离子键是由正负离子通过静电库仑引力形成的。典型的如元素周期表中ⅠA族元素与ⅦB族元素之间形成。ⅠA族元素易于失去电子而带正电荷，ⅦB族元素倾向于得到一个电子而带负电荷，并使两者的电子组态都变为满壳层。
2. 原子键与原子晶体
特点:价电子定域在共价键上致使导电性很弱。熔点高、硬度高。
共价键结合有两个基本特征：饱和性和方向性。
共价键常由元素周期表中ⅣA族元素原子形成，如C、Si、Ge、Sn等。每个原子有4个价电子，能与周围最邻近的4个原子形成4个共价键，每个键含有自旋相反的2个电子，它们来源于2个不同原子。这样，每个原子周围拥有8个电子，使各原子的电子组态都变为满壳层。
3. 金属键与金属晶体
第I族、第II族元素及过渡元素都是典型的金属晶体。
特点:共有化电子可以在整个晶体中运动，因此导电性、导热性良好、具有高延展性。
金属键常由元素周期表中ⅠA、ⅡA族及过渡元素原子形成。这些原子的负电性小，最外层一般有一两个容易失去的价电子，失去价电子的原子称为离子实。由于波函数的交叠，价电子不再属于个别原子而为所有离子实共有，成为在金属中自由运动着的电子，也称作共有化运动。如果将共有化状态的价电子比作电子云，可以用一个简化的物理模型来描述金属晶体：将离子实看作浸没在电子云中，金属晶体的结合力主要是来源于离子实和电子云之间的静电作用力。
元素周期表中第VIII族元素在低温下结合成的晶体。——非极性分子晶体
依靠瞬时偶极矩的互作用——范德瓦耳斯（Van der Waals）力
特点:透明的绝缘体，熔点特低（几十 K）