非極性分子晶體.ppt

第三節(jié) 非極性分子晶體,本節(jié)主要內(nèi)容:,2.3.1 非極性分子晶體的結(jié)構(gòu),2.3.2 非極性分子晶體的結(jié)合能,2.3.3 非極性分子晶體的特征,2.3 非極性分子晶體,范德瓦爾斯力：分子偶極矩的靜電吸引作用產(chǎn)生的力。,極性分子永久偶極矩間的相互作用力稱為范德瓦爾斯-葛生力。,非極性分子被極性分子的電場極化而產(chǎn)生的誘導偶極矩與極性分子永久偶極矩間的相互作用力稱為范德瓦爾斯-德拜力。,非極性分子的瞬時偶極矩間相互作用力稱為范德瓦爾斯-倫敦力。,2.3.1 非極性分子晶體結(jié)構(gòu),1.結(jié)構(gòu),具有飽和電結(jié)構(gòu)的原子或分子+范德瓦爾斯-倫敦力。惰性氣體分子He、Ne、Ar、Kr、Xe在低溫下形成非極性分子晶體。,3.配位數(shù),2.結(jié)合力,通常取密堆積,配位數(shù)為12。,范德瓦爾斯-倫敦力。,2.3.2 非極性分子晶體的結(jié)合能,1.模型,兩個相距為r的全同線性諧振子1和2，每個諧振子帶有一個正電荷+q和負電荷-q，正負電荷之間的距離分別為x1和x2，粒子沿x軸振動。,2.計算,(1)當r很大時，兩振子間沒有相互作用，兩振子的總能量,兩個分子間的相互作用勢能,據(jù)量子力學的結(jié)果，諧振子的振動能量為：,零點振動能為：,(2)當兩個振子靠得很近時，兩個振子間會發(fā)生相互作用，,相互作用勢能為：,(計算時保留到二次方項),推導略,令,分子的極化系數(shù),振子的零點振動能,兩個振子的相互作用能,-吸引能,兩個振子的相互作用能,排斥能,一對分子間的互作用勢能為：,或,-著名的雷納德-瓊斯勢,式中,N個惰性氣體分子總的相互作用能為：,-吸引能,設(shè)R為最近鄰兩個原子間的距離，則,是僅與晶體結(jié)構(gòu)有關(guān)的常數(shù)。,2.平衡時體積彈性模量和晶體的結(jié)合能,平均每個原子的能量u0為：,(1)晶體的結(jié)合能,晶體的結(jié)合能：,平衡時最近鄰原子間距離,平衡時總的互作用勢能,2.3.3 非極性分子晶體的特征,分子晶體的結(jié)合能小，熔點和沸點都很低；硬度比較小。,(2)體積彈性模量,根據(jù)實際晶體結(jié)構(gòu),求出,體積彈性模量K,對于面心立方,單胞體積：,n為每個單胞中的原子個數(shù),解:,(1)面心立方,最近鄰原子有12個,(2)計及最近鄰和次近鄰,次近鄰有6個。,例2：采用雷納德-瓊斯勢，求體心立方和面心立方Ne的結(jié)合能之比(說明Ne取面心立方結(jié)構(gòu)比體心立方結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定)。,已知(A12)f=12.13； (A6)f=14.45；