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固体物理学习指导:重要名词及计算注意事项

时间:2023-11-23 理论教育 版权反馈
【摘要】:注:一些固体物理教材直接将原子间的相互作用势能称为晶体的结合能,即认为Eb<0。在做相关计算题时要注意题干中正负号的取法和要求,以免结果错误。对某一系统进行能量计算时,一般规定系统吸收的能量取正号,放出的能量取负号。但电子亲和能不一定都取负值,而是受原子半径的影响。

固体物理学习指导:重要名词及计算注意事项

1.晶体的内能U

晶体内能包括晶体内原子总的动能和互作用势能。由于本章研究问题的条件是T=0K 或极低温情况,因此,内能只考虑互作用势能,简称互作用能。一般地,取粒子处于自由状态时的能量为0,因而U<0,晶体中处于平衡态时的内能用U0表示。

2.晶体的结合能Eb

晶体的结合能就是将自由的原子(离子或分子)结合成晶体时所释放的能量Eb=EN-E0,其中E0是晶体的总能量,EN是组成该晶体的N 个原子在自由状态时的总能量。在绝对零度时,原子只有零点振动能,原子的动能比相互作用势能低很多,所以可近似认为晶体结合能等于相互作用势能的绝对值,因此本书取Eb>0。

注:一些固体物理教材直接将原子间的相互作用势能称为晶体的结合能,即认为Eb<0。在做相关计算题时要注意题干中正负号的取法和要求,以免结果错误

3.电离能

中性原子失去一个电子成为+1价离子时所需要的能量为第一电离能,从+1价离子再移去一个电子所需的能量为第二电离能,很显然,电离能取正值。一般而言,由于离核越近的电子受到的束缚力越强,故第二电离能大于第一电离能。第一电离能可以用A表示,则原子Z 的电离方程式可以写为Z+A→Z++e-。电离能越大,表示原子对价电子的束缚能力越强。

4.电子亲和能(www.xing528.com)

一个中性原子获得一个电子所释放出的能量.用B 表示。对某一系统进行能量计算时,一般规定系统吸收的能量取正号,放出的能量取负号。则原子Y 得电子方程式可以写为Y+e-→Y-+B。但电子亲和能不一定都取负值,而是受原子半径的影响。

5.负电性(也称电负性

用以统一衡量不同原子得失电子能力的物理量。一般计算某种原子的负电性,以F原子电负性为4.0作为基准,再结合相应二元分子中化学键解离能数据求解。

目前较通用的是Pauling方法:

负电性的特征:①周期表由上到下,元素的负电性逐渐弱;②周期表越往下,一个周期内负电性的差别也越小;③同周期内的元素自左向右电负性增大。

(1)ⅠA、ⅡA、ⅢB负电性低的元素对电子束缚较弱,价电子易于摆脱原子束缚成为共有化电子,因此在形成晶体时便采取典型的金属结合。

(2)ⅣB、ⅤB具有较强的负电性,它们束缚电子的能力较强。因此,在形成晶体时,适于形成共价结合。

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