第五章固体的机械性质 ●固体的结合类型 ●晶体的结合能 ●晶体的缺陷 ●热缺陷的统计数目 ●点缺陷的扩散运动 ●点缺陷的漂移运动 ●晶体的弹性 ●范性形变和滑移
第五章 固体的机械性质 ⚫ 固体的结合类型 ⚫ 晶体的结合能 ⚫ 晶体的缺陷 ⚫ 热缺陷的统计数目 ⚫ 点缺陷的扩散运动 ⚫ 点缺陷的漂移运动 ⚫ 晶体的弹性 ⚫ 范性形变和滑移
固体的结合类型 原子间的相互作用叫键,这种相互作用有吸引力和 排 斥力,形成稳定晶体结构时是两者的平衡。 固体的结合主要是通过化学键。化学键有3种即离子 键、共价键和金属键。相应的晶体称离子晶体、共价晶 体、金属晶体。还有一种晶体不是化学键结合,如惰性 气体,在极低温度下变成固体,是靠范得瓦尔斯力结合 ( Van de Weatts)。除以上四种结合外,还有氢键结合, 这是比较特殊力,是一个氢原子与两个非金属原子结合 时形成,对有机物很重要,它界于共价键与范得瓦尔斯 结合之间。 实际晶体的结合情况比较复杂,有的是以上几种作一
固体的结合类型 原子间的相互作用叫键，这种相互作用有吸引力和 排 斥力，形成稳定晶体结构时是两者的平衡。 固体的结合主要是通过化学键。化学键有3种即离子 键、共价键和金属键。相应的晶体称离子晶体、共价晶 体、金属晶体。还有一种晶体不是化学键结合，如惰性 气体，在极低温度下变成固体，是靠范得瓦尔斯力结合 （Van de Weatts）。除以上四种结合外，还有氢键结合， 这是比较特殊力，是一个氢原子与两个非金属原子结合 时形成，对有机物很重要， 它界于共价键与范得瓦尔斯 结合之间。 实际晶体的结合情况比较复杂，有的是以上几种作 用的结合
固体的结合类型 、离子晶体 1、一般特点 形成晶体的原子,一种失去电子,形成正离子,另外一种得 到电子,形成负离子,正负离子之间靠库仑相互作用结 合到一起,当正负离子靠近,两离子的电子云重叠时,就会产生 斥力。周期表中|—V族(碱金属一卤族)和||—V元素主要 以这种方式结合。 2、结构特点 从力的特点可知:其近邻一定是异性离子,如Nacl,Gs0l, 因此不能出现密堆积(12个近邻),最近邻的个数为8,6。 3、物理特性 因为库仑相互作用是强相互作用,所以结合形成的晶体稳定 硬度比较大、熔点比较高、热膨胀系数小、导电性差
固体的结合类型 一、离子晶体 1、一般特点 形成晶体的原子，一种失去电子，形成正离子，另外一种得 到电子，形成负离子，正负离子之间靠库仑相互作用结 合到一起，当正负离子靠近,两离子的电子云重叠时, 就会产生 斥力。周期表中 I—VII族（碱金属—卤族）和 II—VI元素主要 以这种方式结合。 2、结构特点 从力的特点可知：其近邻一定是异性离子，如NaCl，CsCl， 因此不能出现密堆积（12个近邻），最近邻的个数为8，6。 3、物理特性 因为库仑相互作用是强相互作用，所以结合形成的晶体稳定、 硬度比较大、熔点比较高、热膨胀系数小、导电性差
固体的结合类型 二、原子晶体(共价晶体) 1、共价键 两个原子各贡献一个外层电子作为共有电子,共有电子 的自旋方向相反,这种状态形成的化学键称共价键。共价 键的计算比较复杂,但完全是量子力学概念,经典模型不能 解释同种电荷会在两原子之间,因为同种电荷相斥。 典型的是ⅣV元素C、Si、Ge、Sn以共价键结合 、饱和性和方向性 饱和性:原子同其它原子形成共价键时,形成共价键 的数目有一个最大值,取决于未配对的电子数目
固体的结合类型 二、原子晶体（共价晶体） 1、共价键 两个原子各贡献一个外层电子作为共有电子，共有电子 的自旋方向相反，这种状态形成的化学键称共价键。 共价 键的计算比较复杂，但完全是量子力学概念，经典模型不能 解释同种电荷会在两原子之间，因为同种电荷相斥。 典型的是IV元素C、Si、Ge、Sn以共价键结合。 2、饱和性和方向性 原子同其它原子形成共价键时，形成共价键 的数目有一个最大值，取决于未配对的电子数目。 饱和性：
固体的结合类型 方向性键一键之间的键角是固定的,如金刚石键 角为109.80度。电子云交叠形成共价键,电子云的分布 有一定的方向性,如。态电子云为球形,态的为哑铃 状,形成共价键一定在电子云密度大的方向上形成离子 的满壳层.电子云交叠使得有的态电子能量升高,有的 降低,自旋相反的电子交叠时能量更低。 3、共价晶体的物理特性 共价键也是结合比较强的键,形成的晶体硬度高、 不易劈裂、熔点高、导电性差,不是半导体就是绝缘体
固体的结合类型 键—键之间的键角是固定的，如金刚石键 角为109.80度。电子云交叠形成共价键，电子云的分布 有一定的方向性，如s态电子云为球形，P态的为哑铃 状，形成共价键一定在电子云密度大的方向上形成离子 的满壳层.电子云交叠使得有的态电子能量升高，有的 降低，自旋相反的电子交叠时能量更低。 ３、共价晶体的物理特性 共价键也是结合比较强的键，形成的晶体硬度高、 不易劈裂、熔点高、导电性差，不是半导体就是绝缘体。 方向性：