2021-2022学年高二物理竞赛课件：分子晶体的结合能

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　一、极性分子晶体的结合能　　极性分子晶体的结合力是极性分子存在固有偶极矩而产生的，两极性分子同极相斥，异极相吸，使所有极性分子的电偶极矩沿着一个确定的方向取向。
两个相互平行的极性分子，其电偶极子间的库仑势能为
（利用　　且l1 ，l2较r小得多，展式中高阶项可忽略）　若晶体由全同的分子构成
二、极性分子与非极性分子的结合能当极性分子与非极性分子接近时，在极性分子偶极矩电场的作用下，非极性分子的电子云发生畸变，导致非极性分子发生极化产生电偶极矩（诱发偶极矩），诱发偶极矩与极性分子偶极矩之间的作用力是一种诱导力，称为范德瓦耳斯－德拜力。
设p1是极性分子的偶极矩，在其轴线延长线上的电场为非极性分子的感生偶极矩为（　　为非极性分子的电子位移极化率）极性分子与非极性分子的互作用能为
三、非极性分子的结合能　　非极性分子（惰性元素）的电子云分布呈球对称，其平均偶极矩为0，不存在上面的两种力。非极性分子之间存在着瞬间、周期性变化的偶极矩，这种瞬时偶极矩间的相互作用产生了非极性分子晶体的结合力－范德瓦耳斯－伦敦力。
U-=-u u+=+u低温时，处于相互吸引的几率远大于处于相互排斥的几率，选择相互吸引的状态而结合为晶体．
非极性分子之间的相互作用，可以用雷纳德－琼斯势描述
其中A,B 是与晶体结构有关的常数。
R为晶体中两个原子之间的最短距离
A12，A6均是只与晶体结构有关的常数。对于面心立方结构　A6=14.5, A12=12.13　　体心立方结构　A6=12.25, A12=9.11U对R求导数得：
可求出，固态Ne,Ar,Kr,Xe的R0u0K0的实验值和理论值见教材
　　离子晶体以离子为结合单元，其结合依靠正负离子的静电吸引作用。虽然同性离子间也存在排斥作用，但在典型的离子晶体中，每个离子最邻近的一定是异性离子，因此静电作用的总效果是吸引的。一、离子晶体的结合能以碱金属和卤族元素形成的晶体是典型的离子晶体，在有N个正、负离子组成的晶体中，相距为rij的两个异性离子间的静电势能为
整个晶体总静电势能为取离子1为参考离子（＋－号分别对应于相异离子和相同离子）
设离子之间的最小距离为R，则
称为马德隆常数，仅与晶体的几何结构有关
（“＋”，“－”号分别对应于相异离子和相同离子）
　　考虑离子之间的排斥作用(异性离子也会产生排斥力)，离子晶体的结合能应表示为
B,n为晶格参量，通常n又被称为玻恩指数
如果离子晶体是NaCI结构，2R=a如果共有N个离子，则