属于原子晶体的物质为数不多。除金刚石外，单质硅(S、单质硼(B以碳化 (SiC)、石英(SiO2、碳化硼(B,C)、氨化硼(BN)和氨化铝(AIN)等，亦属原子晶 体 73-2分子晶体 凡靠分子间力（有时还可能有氢键）结合而成的晶体统称为分子晶体。分子晶 体中晶格结点上排列的是分子（也包括像希有气体那样的单原子分子）。干冰（固体 C0)就是一种典型的分子晶体。如图7-9所示，在C02分子内原子之间以共价键 结合成C0分子，然后以整个分子为单位， 占据晶格结点的位置。不同的分子 晶体，分 的排 万式 可能有所不同 ,但分 分子 间力相结合 。由 于分子间力比离子键、共价键要弱得多，所以分子晶体物质一般熔点低、硬度小 易挥发。例如，白磷的熔点44.1℃，天然硫磺的熔点为112.8℃；有些分子晶体 物质，如干冰（固态C02),在常温常压下即以气态存在：有些分子晶体物质（如碘、 萘等)湛至可以不经过熔化阶段而直接升华。如图79干冰的晶体结构。 希有气体、大多数非金属单质（如氢气、氮气、氧气、 磷、硫 等)和非金属之间的化合物（如HC、C0等），以及大部分有机化合物，在周态时 都是分子晶体。 有一些分子晶体物质，分子之间除了存在着分子间力外，还同时存在着更为 重要的氢键作用力，例如冰、草酸、硼酸、间苯二酚等均属于氢键型分子晶体。 7-4金属晶体 7一4一1金属晶体的内部结构 金属品体中，晶格结点上排列的粒子就是金属原子。对于金属单质而言，晶 体中原子在空间的排布情况，可以近似地看成是等径圆球的堆积。为了形成稳定 的金属结构，金属原子将尽可能采取紧密的方式堆积起来，所以金属一般密度较 大，而且每个原子都被较多的相同原子包围着，配位数较大。 根据研究，等径圆球的密堆积有三种基本构型：面心立方密堆积（图710） 六方密堆积（图711）和体心立方密堆积（图7-12）。 有些金属可以有几种不同的构型，例如a一Fe是体心立方堆积，Y一Fe是面 心立方密堆积。 7一4一2金属键 本世纪初德如德(P Drud)和洛伦茨(HA Lorentz)就金属及其合金中电子的 运动状态，提出了自由电子模型，认为金属原子电负性、电离能较小，价电子容 易脱离原子的束缚，这些价电子有些类似理想气体分子，在阳离子之间可以自由
属于原子晶体的物质为数不多。除金刚石外，单质硅(Si、单质硼(B)、碳化 硅(SiC)、石英(SiO2)、碳化硼(B4C)、氮化硼(BN)和氮化铝(AlN)等，亦属原子晶 体。 7-3-2 分子晶体 凡靠分子间力(有时还可能有氢键)结合而成的晶体统称为分子晶体。分子晶 体中晶格结点上排列的是分子(也包括像希有气体那样的单原子分子)。干冰(固体 CO2)就是一种典型的分子晶体。如图 7-9 所示，在 CO2分子内原子之间以共价键 结合成 CO2分子，然后以整个分子为单位，占据晶格结点的位置。不同的分子 晶体，分子的排列方式可能有所不同，但分子之间都是以分子间力相结合的。由 于分子间力比离子键、共价键要弱得多，所以分子晶体物质一般熔点低、硬度小、 易挥发。例如，白磷的熔点 44.1℃，天然硫磺的熔点为 112.8℃；有些分子晶体 物质，如干冰(固态 CO2)，在常温常压下即以气态存在；有些分子晶体物质(如碘、 萘等)甚至可以不经过熔化阶段而直接升华。如图 7-9 干冰的晶体结构。 希有气体、大多数非金属单质(如氢气、氮气、氧气、卤素单质、磷、硫磺 等)和非金属之间的化合物(如 HCl、CO2等)，以及大部分有机化合物，在固态时 都是分子晶体。 有一些分子晶体物质，分子之间除了存在着分子间力外，还同时存在着更为 重要的氢键作用力，例如冰、草酸、硼酸、间苯二酚等均属于氢键型分子晶体。 7－4 金属晶体 7－4－l 金属晶体的内部结构 金属晶体中，晶格结点上排列的粒子就是金属原子。对于金属单质而言，晶 体中原子在空间的排布情况，可以近似地看成是等径圆球的堆积。为了形成稳定 的金属结构，金属原子将尽可能采取紧密的方式堆积起来，所以金属一般密度较 大，而且每个原子都被较多的相同原子包围着，配位数较大。 根据研究，等径圆球的密堆积有三种基本构型：面心立方密堆积（图 7-10）、 六方密堆积（图 7-11）和体心立方密堆积（图 7-12）。 有些金属可以有几种不同的构型，例如 α— Fe 是体心立方堆积，γ— Fe 是面 心立方密堆积。 7－4－2 金属键 本世纪初德如德(P.Drude)和洛伦茨(H.A.Lorentz)就金属及其合金中电子的 运动状态，提出了自由电子模型，认为金属原子电负性、电离能较小，价电子容 易脱离原子的束缚，这些价电子有些类似理想气体分子，在阳离子之间可以自由
运动，形成了离域的自由电子气。自由电子气把金属阳离子胶合”成金属晶体」 金属晶体中金属原子间的结合力称为金属键。金属键没有方向性和饱和性。 自由电子的存在 金属具有良好的导电性，导热性和延展性。但金属结构毕 竞是很复杂的，致使某些金属的熔点、硬度相差很大。例如： 金屈 熔点 金属硬度 求 -38.87℃ 钠 0.4 鹤 3410℃ 铬 9.0 7一4一3金属键的能带理论 应用分子轨道理论研究金属晶体中金属原子之间的结合力后，逐步发展形成 了金属键的能带理论。能带理论的基本内容简述如下。 1.金属晶体块的大分子概念 能带理沦把任何一块金属晶体都可看作为一个大分子，然后应用分子轨道理 论来描述金属晶体内电子的运动状态。 首先假定原子核都位于金属晶体内晶格结点上，构成一个联合核势场：然后 电子也是按照分子建造原理分布在这种核势场中的分子轨道内。其中价电子作为 自由电子，不求属于任何一个特定的原子，可以在金属晶体内金属原子间运动， 是所谓离域电子。 2.能带的概念 原子的体积是很小的，即使很小的一块金属，所含有的原子数目也大得惊人 例 一立万里米的金属理用体，所含的L1原子数目将近4.6×10广个。如果根据n 个原子轨道可以组成n个分子轨道的原则，对Li原子的2s原子轨道来说，就会 有4.6×102个2s原子轨道组成4.6×102个能量稍有差别的分子轨道。每两个相 邻分子轨道的能量差极微小，因此这些能级实际上己经分不清楚。我们就把由 条能级相同的原 轨道组成能量几乎连续的n条分子轨道总称能带。由2s原手 轨道组成的能带就叫做5能带。 3.能带的种类 按照组合能带的原子轨道能级以及电子在能带中分布的不同，有满带、导带 和禁带等多种能带（如图7-13所示）· 每清带：能带内所含分子轨道数与参加组合的原子轨道数是相同的。园一 多也只能容纳2个电子，所以参加组合的原子轨道如完全为电 子所充满，则组合的分子轨道群（能带）也必然完全为电子所充满，充满电子的低 能量能带叫做满带。例如金属锂(1s2s')的1s2能带就是满带
运动，形成了离域的自由电子气。自由电子气把金属阳离子“胶合”成金属晶体。 金属晶体中金属原子间的结合力称为金属键。金属键没有方向性和饱和性。 自由电子的存在使金属具有良好的导电性，导热性和延展性。但金属结构毕 竟是很复杂的，致使某些金属的熔点、硬度相差很大。例如： 金属 熔点 金属 硬度 汞 -38.87℃ 钠 0.4 钨 3410℃ 铬 9.0 7－4－3 金属键的能带理论 应用分子轨道理论研究金属晶体中金属原子之间的结合力后，逐步发展形成 了金属键的能带理论。能带理论的基本内容简述如下。 1．金属晶体块的大分子概念 能带理沦把任何一块金属晶体都可看作为一个大分子，然后应用分子轨道理 论来描述金属晶体内电子的运动状态。 首先假定原子核都位于金属晶体内晶格结点上，构成一个联合核势场；然后 电子也是按照分子建造原理分布在这种核势场中的分子轨道内。其中价电子作为 自由电子，不隶属于任何一个特定的原子，可以在金属晶体内金属原子间运动， 是所谓离域电子。 2．能带的概念 原子的体积是很小的，即使很小的一块金属，所含有的原子数目也大得惊人。 例如一立方厘米的金属锂晶体，所含的 Li 原子数目将近 4.6×1022 个。如果根据 n 个原子轨道可以组成 n 个分子轨道的原则，对 Li 原子的 2s 原子轨道来说，就会 有 4.6×1022个 2s 原子轨道组成 4.6×1022个能量稍有差别的分子轨道。每两个相 邻分子轨道的能量差极微小，因此这些能级实际上已经分不清楚。我们就把由 n 条能级相同的原子轨道组成能量几乎连续的 n 条分子轨道总称能带。由 2s 原子 轨道组成的能带就叫做 2s 能带。 3．能带的种类 按照组合能带的原子轨道能级以及电子在能带中分布的不同，有满带、导带 和禁带等多种能带(如图 7-13 所示)。 满带：由于能带内所含分子轨道数与参加组合的原子轨道数是相同的，同时 每一个分子轨道最多也只能容纳 2 个电子，所以参加组合的原子轨道如完全为电 子所充满，则组合的分子轨道群(能带)也必然完全为电子所充满，充满电子的低 能量能带叫做满带。例如金属锂(1s2 2s1 )的 ls2能带就是满带