結(jié)構(gòu)化學(xué)：第8章 金屬的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)

1、第8章金屬的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)教學(xué)內(nèi)容：金屬鍵的自由電子模型，固體能帶理論。等徑圓球的堆積，金屬單質(zhì)的結(jié)構(gòu)概況，金屬原子半徑。金屬固溶體的結(jié)構(gòu)，金屬化合物的結(jié)構(gòu)，金屬間隙化合物的結(jié)構(gòu)。固體表面結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。重點(diǎn)：金屬鍵的自由電子模型，固體能帶理論。等徑圓球的堆積，金屬單質(zhì)的結(jié)構(gòu)概況，金屬原子半徑。難點(diǎn)：自由電子模型,固體能帶理論和等徑圓球的堆積。8.1 金屬鍵和金屬的一般性質(zhì)第八章 金屬的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)8.1.1 金屬鍵的“自由電子”模型在一百多種化學(xué)元素中，金屬約占80%。共性：不透明、有金屬光澤、導(dǎo)電和傳熱性能優(yōu)良、富有延展性等。 結(jié)構(gòu)：電負(fù)性和電離能較小，最外層價(jià)電子容易脫離原子核的束縛，而在金屬晶粒

2、中由各個(gè)正離子形成的勢(shì)場(chǎng)中比較自由的運(yùn)動(dòng)，形成“自由電子”或稱“離域電子。 “自由電子”與正離子吸引膠合在一起，形成金屬晶體。金屬的這種結(jié)合力稱為金屬鍵。 金屬的一般特性都是和金屬中存在 “自由電子”有關(guān)。自由電子能較“自由”地在整個(gè)晶粒內(nèi)運(yùn)動(dòng)，使金屬具有良好的導(dǎo)電傳熱性；自由電子能吸收可見光并能立即放出，使金屬不透明、有金屬光澤；由于自由電子的膠合作用，當(dāng)晶體受到外力作用時(shí)，原子間容易進(jìn)行滑動(dòng)，所以能錘打成薄片、抽拉成細(xì)絲，表現(xiàn)出良好的延展性和可塑性。 金屬間能形成各種組成的合金，也是由金屬鍵的性質(zhì)決定的。按“自由電子”模型，金屬鍵沒(méi)有方向性，每個(gè)原子中電子的分布基本上是球形的，自由電子的膠

3、合作用，將使球形的金屬原子作緊密堆積，形成能量較低的穩(wěn)定體系。 按自由電子模型，把金屬中的“自由電子”看作彼此間沒(méi)有相互作用，各自獨(dú)立地在勢(shì)能等于平均值的勢(shì)場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，勢(shì)能為常數(shù)，并取做0。這相當(dāng)于把金屬中的電子看作在三維勢(shì)箱中運(yùn)動(dòng)的電子。“自由電子”模型的Schrdinger方程為解之得nx, ny, nz均為正整數(shù)，相應(yīng)的能級(jí)為若波函數(shù)用指數(shù)形式表達(dá)這時(shí)nx, ny, nz可為零、正負(fù)整數(shù)，能級(jí)變?yōu)槊恳唤M量子數(shù)（ nx, ny, nz ）確定一個(gè)允許的量子態(tài)。因n2 = nx2+ ny2+ nz2，對(duì)E值確定的狀態(tài)，用nx2+ ny2+ nz2相等的任意一組數(shù)均可。若考慮電子自旋，還要加入自

4、旋磁量子數(shù)ms。 體系處在基態(tài)時(shí): 第一能級(jí)n2 = 0，可放2個(gè)電子，即為nx= ny= nz = 0，ms= 1/2的狀態(tài)。 第二能級(jí)n2 = 1 ，按（ nx, ny, nz ,ms）的可能值，計(jì)有12種簡(jiǎn)并態(tài)：1, 0, 0, 1/2 ; -1, 0, 0, 1/2 ; 0, 1, 0, 1/2 ; 0, -1, 0, 1/2 ; 0, 0, 1, 1/2 ; 0, 0, -1, 1/2。 第三能級(jí)n2 = 2 ，可放24個(gè)電子，.。 體系處在 0K 時(shí)，電子從最低能級(jí)填起，直至 Fermi 能級(jí) EF ，能量低于EF 的能級(jí)，全都填滿了電子；而所有高于EF 的能級(jí)都是空的。 對(duì)導(dǎo)體，

5、EF 就是 0K 時(shí)電子所能占據(jù)的最高能級(jí)。 當(dāng)溫度升高，部分電子會(huì)得到熱能，所得熱能的數(shù)量級(jí)為 kT 。室溫下，kT 約為4.1410-21J；而大多數(shù)金屬 EF 約為(310)10-19J，kT 比 EF 約小2個(gè)數(shù)量級(jí)。 由于kT EF ，只有其能量處在 EF 值附近 kT 范圍的電子才能被激發(fā)到較高的空能級(jí)，這部分電子數(shù)目很少，即很少一部分電子對(duì)比熱有貢獻(xiàn)，所以金屬的比熱很小，而室溫下EF值和 0K 時(shí)的數(shù)值差別不大。8.1.2 固體能帶理論 考慮金屬晶體中電子處在由金屬原子形成的周期性勢(shì)場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，這時(shí)勢(shì)能函數(shù)不像自由電子模型取作0了，而取作一周期變化的勢(shì)場(chǎng)V，其Schrdinger方

6、程為 用微擾法等近似方法可解得能帶模型，它將整塊金屬當(dāng)作一個(gè)巨大的分子，晶體中N個(gè)原子的每一種能量相等的原子軌道，通過(guò)線性組合，得到N個(gè)分子軌道，它是一組擴(kuò)展到整塊金屬的離域軌道。 由于N數(shù)值很大，所得分子軌道各能級(jí)間的間隔極小，形成一個(gè)能帶。每個(gè)能帶具有一定的能量范圍，相鄰原子間軌道重疊少的內(nèi)層原子軌道形成的能帶較窄，軌道重疊多的外層原子軌道形成的能帶較寬。各個(gè)能帶按能量高低排列起來(lái)，成為能帶結(jié)構(gòu)。能帶的性質(zhì)和名稱： （1）充滿電子的能帶叫滿帶. （2）部分能級(jí)充滿電子的能帶叫導(dǎo) 帶。 （3）能級(jí)最高的滿帶和導(dǎo)帶叫價(jià)帶。 （4）完全沒(méi)有電子的能帶叫空帶。 （5）各能帶間不能填充電子的區(qū)域 叫

7、帶隙，又稱禁帶。 若一種固體只有全滿和全空的能帶，它不能改變電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，不能導(dǎo)電。含有部分填充電子的能帶，電子受外電場(chǎng)作用，有可能在該能帶中的不同能級(jí)間改變其能量和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，而能導(dǎo)電。單價(jià)金屬Na的能帶結(jié)構(gòu)Na的能帶結(jié)構(gòu): 1s、2s、2p能帶都是滿帶，而3s能帶中只填充了其中 N2個(gè)軌道，是部分填充電子的能帶，即導(dǎo)帶3s2p2s1s Mg的3s能帶雖已填滿，但與3p空帶重疊，總體看來(lái)也是導(dǎo)帶3s與3p金屬M(fèi)g的能帶結(jié)構(gòu)Eg3eV絕緣體半導(dǎo)體Eg5eV導(dǎo)體SiSiSiSiSiSiPSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiGaSiSiSiSiSiSin空帶P滿帶雜質(zhì)能級(jí)En型半導(dǎo)體和

8、p型半導(dǎo)體 8.2 球的密堆積和金屬單質(zhì)的結(jié)構(gòu)第九章 金屬的結(jié)構(gòu)和性質(zhì) 金屬單質(zhì)晶體結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單, 這與金屬鍵密切相關(guān): 由于金屬鍵沒(méi)有方向性和飽和性，大多數(shù)金屬元素按照等徑圓球密堆積的幾何方式構(gòu)成金屬單質(zhì)晶體，主要有:面心立方最密堆積六方最密堆積體心立方密堆積8.2.1 等徑圓球的堆積 等徑圓球的堆積有最密堆積和其他形式的堆積。在密堆積層中每個(gè)球和周圍6個(gè)球接觸，即配位數(shù)為6,每個(gè)球周圍有6個(gè)空隙，每個(gè)空隙由3個(gè)球圍成，這樣平均每個(gè)球攤到2個(gè)空隙。 頂點(diǎn)向上的三角形空隙 B 頂點(diǎn)向下的三角形空隙 C若采用最密堆積的方式，必須是密堆積層中原子的凸出部位正好處在相鄰一密堆積層中的凹陷部位。A（1

9、）立方最密堆積將密堆積層的相對(duì)位置按照ABCABCABC. 方式作最密堆積。稱為立方最密堆積，按英文名稱簡(jiǎn)寫為ccp，記為A1型。（2）六方最密堆積將密堆積層的相對(duì)位置按照ABABAB.方式作最密堆積。稱為六方最密堆積，按英文名稱簡(jiǎn)寫為hcp，記為A3型。ccphcp立方最密堆積ABCABC. 六方最密堆積ABAB.兩種三層堆疊方式ABA: 第三層位于第一層正上方ABC: 第三層位于一二層間隙 每個(gè)球的配位數(shù)均為12，中心的球和這12個(gè)球的距離相等，這12個(gè)球的配位形式有所不同。等徑圓球的各種最密堆積形式均具有相同的堆積密度，其堆積系數(shù)即球體積與整個(gè)堆積體積之比均為0.7405。按立方晶胞進(jìn)行

10、計(jì)算。設(shè)球的半徑為R，晶胞邊長(zhǎng)為a，面對(duì)角線長(zhǎng)為4R，它等于，所以晶胞內(nèi)4個(gè)圓球的總體積 在各種最密堆積中，球間的空隙數(shù)目和大小也相同。由N個(gè)半徑為R的球組成的堆積中，平均有2N個(gè)四面體空隙，可容納半徑為0.225R的小球；還有N個(gè)八面體空隙，可容納半徑為0.414R的球。 在立方最密堆積和六方最密堆積中，八面體空隙和四面體空隙的分布情況見下圖。 許多金屬單質(zhì)采取體心立方密堆積結(jié)構(gòu)，它可簡(jiǎn)單寫為bcp，記為A2型。但體心立方密堆積并不是最密堆積，堆積系數(shù)為0.6802。 體心立方密堆積結(jié)構(gòu)中，每個(gè)圓球均有8個(gè)最近的配位圓球處在立方體的8個(gè)頂點(diǎn)上，距離為d；另外還有6個(gè)配位圓球，距離為1.15d

11、，所以有效的配位數(shù)可看作814之間。 如圖所示，晶胞的每個(gè)面的中心和每條邊的中心點(diǎn)上，均是由6個(gè)圓球圍成的八面體空隙，每一個(gè)堆積球平均可攤到3個(gè)這種空隙。這種空隙不是正八面體，而是沿著一個(gè)軸壓扁的變形八面體，空隙中最短處可容納小球的半徑r與堆積球的半徑R之比r/R=0.154。另一種空隙為變形四面體空隙，處在晶胞的面上，每個(gè)面有4個(gè)四面體中心，這種空隙的r/R0.291，每個(gè)堆積圓球平均攤到6個(gè)這種四面體空隙。 這些八面體空隙和四面體空隙在空間上是重復(fù)利用的，即空間某一點(diǎn)不是只屬于某個(gè)多面體所有，由于劃分方式不同，有時(shí)算這個(gè)多面體，有時(shí)算另外一個(gè)多面體，這些多面體共面連接，連接面為平面三角形空

12、隙，也可看作變形的三方雙錐空隙，它的數(shù)目較多，每個(gè)堆積圓球攤到12個(gè)。由此看見，在體心立方堆積中每個(gè)圓球平均攤到3個(gè)八面體空隙，6個(gè)四面體空隙，12個(gè)三角形空隙，共計(jì)21個(gè)空隙?；义a為金剛石型結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)的堆積系數(shù)僅為0.3401。因?yàn)檫@種結(jié)構(gòu)型式共價(jià)鍵成分高，故計(jì)算堆積系數(shù)時(shí)，按原子共價(jià)半徑計(jì)算原子占據(jù)的體積。小結(jié): 幾種典型的金屬單質(zhì)晶體結(jié)構(gòu)8.2.2 金屬單質(zhì)的結(jié)構(gòu)概況 在金屬單質(zhì)中，由于溫度和壓力等外界條件的改變，可能出現(xiàn)多種同素異構(gòu)體，但表中只列出室溫下能相對(duì)穩(wěn)定存在的晶型。A1(立方）、A2（體心）、A3（六方）型如前所述，A4型為金剛石型結(jié)構(gòu)。A5為白錫型結(jié)構(gòu)，A6為由A1型變

13、形為四方晶系的結(jié)構(gòu)，A7型和A10型為三方晶系的結(jié)構(gòu)，A11為金屬Ga的結(jié)構(gòu)，A12和A13分別為-Mn和-Mn的結(jié)構(gòu)。此外，表中還用C-1，O-4，O-8，M-16等符號(hào)表示晶體結(jié)構(gòu)，這些符號(hào)中前面的大寫字母表示晶體所屬的晶系（C代表立方晶系，O代表正交晶系，M代表單斜晶系），字母后面的數(shù)字表示晶胞中原子數(shù)。晶體結(jié)構(gòu)定性地與金屬原子價(jià)層s和p軌道上的電子數(shù)目有關(guān),每個(gè)原子平均攤到s、p電子數(shù)較少時(shí)容易為A2型結(jié)構(gòu)，較多時(shí)為A1型結(jié)構(gòu)，中間時(shí)為A3型結(jié)構(gòu)。d電子對(duì)成鍵強(qiáng)度影響較大，但并不直接決定晶體的結(jié)構(gòu)型式。這種關(guān)系也適用于合金的結(jié)構(gòu)。8.2.3 金屬原子半徑對(duì)于A1和A2型結(jié)構(gòu)，只要把原子

14、間的最近接觸距離除以2，即得金屬原子半徑。例如A1型結(jié)構(gòu)的金屬銅，原子接觸距離為255.6pm，銅原子半徑為127.8pm。對(duì)于A3型的結(jié)構(gòu)，12個(gè)配位原子分成兩套不等同的配位，往往6個(gè)配位原子距離短些，另外6個(gè)稍長(zhǎng)些。有兩種計(jì)算原子半徑的方法：一是取平均值，二是取短的值。半徑和配位數(shù)有關(guān)，同一種元素配位數(shù)高，半徑大。若將上表中的半徑用于配位數(shù)12，則應(yīng)根據(jù)配位數(shù)與相對(duì)半徑比予以換算。配位數(shù) 1286 4相對(duì)半徑比1.000.970.960.88金屬原子半徑的變化規(guī)律（1）同一族元素原子半徑隨原子序數(shù)的增加而增加。這是由于同族元素外層電子組態(tài)相同，電子層數(shù)增加，半徑加大。（2）同一周期主族元素

15、原子半徑隨原子序數(shù)的增加而下降。這是由于電子價(jià)層不變，有效核電荷隨原子序數(shù)的增加而遞增，使半徑收縮。（3）同一周期過(guò)渡元素的原子半徑隨原子序數(shù)的增加開始時(shí)穩(wěn)定下降，以后稍有增大，但變化幅度不大，一方面是當(dāng)原子序數(shù)增加時(shí)，電子因填內(nèi)層d軌道，有效核電荷雖有增大，但增大較少，半徑下降不多；另一方面，隨電子數(shù)增加，半徑稍有增加，出現(xiàn)兩種相反因素。（4）鑭系元素在原子序數(shù)遞增時(shí)，核電荷增加，核外電子數(shù)也增加，但電子充填在較內(nèi)部的4f軌道上，不能全部屏蔽所增加的核電荷，出現(xiàn)半徑隨原子序數(shù)增加而縮小的“鑭系收縮”效應(yīng)。 8.3 合金的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)第九章 金屬的結(jié)構(gòu)和性質(zhì) 合金是兩種或兩種以上的金屬經(jīng)過(guò)熔合過(guò)

16、程后所得的生成物，在形成合金過(guò)程中，熱效應(yīng)一般比較小。從單質(zhì)金屬到合金的變化，一般不象其他化學(xué)反應(yīng)那么顯著。合金一般都具有一定的金屬性能。研究合金的結(jié)構(gòu)化學(xué)，在于了解合金的晶體結(jié)構(gòu)，并聯(lián)系合金的性質(zhì)，闡明它們的相互關(guān)系及規(guī)律性。 合金一般可分為三類：（i）金屬固溶體 當(dāng)兩種金屬元素的電負(fù)性、化學(xué)性質(zhì)和原子大小等比較接近時(shí)，容易生成金屬固溶體。（ii）金屬化合物 若電負(fù)性和原子半徑差別大，生成金屬化合物的傾向就較大。金屬化合物又可分為組成可變的金屬化合物與組成確定的金屬化合物。（iii）金屬間隙化合物 小的非金屬原子(H，B，C，N)填入金屬原子堆積的空隙中，這種合金稱為金屬間隙化合物或金屬間隙

17、固溶體。8.3.1 金屬固溶體的結(jié)構(gòu) 兩種金屬組成的固溶體，其結(jié)構(gòu)型式一般與純金屬相同，只是一部分原子被另一部分原子統(tǒng)計(jì)地置換，即每一原子位置兩種金屬均有可能存在，其概率正比于該金屬在合金中所占的比例，這樣的原子在很多效應(yīng)上相當(dāng)于一個(gè)統(tǒng)計(jì)原子。 形成固溶體合金的傾向決定于下列三個(gè)因素:（1）兩種金屬元素在周期表中的位 置及其理化性質(zhì)的接近程度（2）原子半徑的接近程度（3）單質(zhì)的結(jié)構(gòu)型式 金屬的互溶度不是可互易的，一般在低價(jià)金屬中的溶解度大于在高價(jià)金屬中的溶解度 在低價(jià)金屬中的溶解度在高價(jià)金屬中的溶解度Zn在Ag中37.8%（原子Zn）Ag在Zn中6.3%（原子Ag）Zn在Cu中38.4%（原子

18、Zn）Cu在Zn中2.3%（原子Cu）無(wú)序的固溶體在緩慢冷卻過(guò)程中，結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生有序化，有序化的結(jié)構(gòu)稱為超結(jié)構(gòu)。 銅和金在周期表中屬于同一族，具有相同的電子組態(tài)；單質(zhì)結(jié)構(gòu)型式也相同，均為面心立方晶體；原子半徑分別為128和144 pm，差別不大。兩種金屬混合融化成液體，即形成互溶體系，凝固后的高溫固溶體也完全互溶。 當(dāng)將固溶體進(jìn)行淬火處理，即快速冷卻時(shí)，形成無(wú)序固溶體相，金原子完全無(wú)序地、統(tǒng)計(jì)地取代銅原子。這種合金的結(jié)構(gòu)和單質(zhì)一樣，只是以統(tǒng)計(jì)原子Cu1-xAux代替Cu或Au，保持立方晶系Oh點(diǎn)群對(duì)稱性，這時(shí)晶胞參數(shù)隨組成改變而略有變化，其結(jié)構(gòu)如下圖（a）。(a)無(wú)序的Cu1-xAux， (b)

19、有序的Cu3Au( cP,相)， (c) 有序的CuAu( t,相) 當(dāng)合金退火，即緩慢地冷卻時(shí)，金和銅原子的分布不再無(wú)序，兩種原子各自趨向確定的幾何位置。當(dāng)組成為Cu3Au的合金退火，在低于395oC通過(guò)等溫有序化，得到上圖所示的(b)結(jié)構(gòu)，晶體點(diǎn)陣型式為簡(jiǎn)單立方，這種相稱為相。 當(dāng)組成為CuAu的合金退火，在低于380oC通過(guò)等溫有序化，得到上圖所示的(c)結(jié)構(gòu)，晶體屬四方晶系，稱為相。 CuAu和Cu3Au的有序結(jié)構(gòu)在物理性質(zhì)上和相同組成的無(wú)序結(jié)構(gòu)不同。 將有序結(jié)構(gòu)的合金加熱，溫度超過(guò)某一臨界值（此臨界值隨組成而變），就會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)序結(jié)構(gòu)。在臨界溫度時(shí)，合金的許多物理性質(zhì)會(huì)有急劇變化。8.

20、3.2 金屬化合物的結(jié)構(gòu) 金屬化合物物相有兩種主要型式:(1) 組成確定的金屬化合物物相 組成可變的化合物物相 易于生成組成可變的金屬化合物物相，是合金獨(dú)有的化學(xué)性能。在相圖和結(jié)構(gòu)性能關(guān)系圖上具有轉(zhuǎn)折點(diǎn)是各種金屬化合物物相的主要特點(diǎn)和形成金屬化合物的標(biāo)志。 金屬化合物物相的結(jié)構(gòu)特征一般表現(xiàn)在兩個(gè)方面: (i) 金屬化合物的結(jié)構(gòu)型式一般不同于純組 分在獨(dú)立存在時(shí)的結(jié)構(gòu)型式；（ii）在金屬A與B形成的金屬化合物物相中， 各種原子在結(jié)構(gòu)中的位置已經(jīng)有了分 化，它們已分為兩套不同的結(jié)構(gòu)位置， 而兩種原子分別占據(jù)其中的一套。 下面結(jié)合CaCu5合金和電子化合物的結(jié)構(gòu)進(jìn)行討論。CaCu5合金的結(jié)構(gòu)CaCu

21、5合金的兩種原子層交替堆積結(jié)構(gòu)：(a)是由Cu和Ca共同組成的層，層中Cu-Cu之間由實(shí)線相連，(b)是完全由Cu原子組成的層。圖中由虛線勾出的六角形，表示由這兩種層平行堆積時(shí)垂直于層的相對(duì)位置，即3個(gè)六方晶胞拼在一起的輪廓，(c)是由(a)和(b)兩種原子層交替堆積成的CaCu5晶體結(jié)構(gòu)圖。2. 電子化合物過(guò)渡金屬與周期表右半部的一個(gè)金屬形成的合金體系，通常其結(jié)構(gòu)型式?jīng)Q定于每個(gè)原子平均攤到的價(jià)電子數(shù)，故稱為電子化合物。在計(jì)算價(jià)電子數(shù)時(shí)，VIII B族元素價(jià)電子數(shù)為 0 ; Cu、Ag、Au為 1 ；Zn、Cd、Hg為 2 ；Al、Ga 、 In為 3 ；Si、Ge、Sn、Pb 為 4 。Hu

22、me-Rothery首先提出這些復(fù)雜的電子化合物物相可以按照它們的價(jià)電子數(shù)和原子數(shù)之比來(lái)判斷它的結(jié)構(gòu),如下表所示。8.3.3 金屬間隙化合物的結(jié)構(gòu) 金屬和硼、碳、氮等元素形成的化合物，可把金屬原子看作成最密堆積結(jié)構(gòu)或形成簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，而硼、碳、氮等較小的非金屬原子填入間隙之中，形成間隙化合物或間隙固溶體。 AlN具有六方ZnS型的結(jié)構(gòu)，可將鋁原子看作六方密堆積，而氮原子填在四面體空隙中，氮原子和鋁原子之間實(shí)際上以共價(jià)鍵為主。ScN, TiN, ZrN, VN, HfN, LaN, CeN, PrN, NdN, NbN, TiC, ZrC, HfC, ThC, VC, NbC, TaC等具有NaC

23、l型結(jié)構(gòu)，可將金屬原子看作立方最密堆積，而氮原子和碳原子填在八面體空隙中。間隙化合物具有下列特征：（1）不論純金屬本身的結(jié)構(gòu)型式如何，大 多數(shù)間隙化合采取NaCl型結(jié)構(gòu)。（2）具有很高的熔點(diǎn)和很大的硬度，很少 數(shù)量的非金屬原子，即可使純金屬的 性質(zhì)發(fā)生很大的變化。（3）導(dǎo)電性能良好、有金屬光澤等一般合 金所具有的性質(zhì)。填隙原子和金屬原 子間存在共價(jià)鍵。 8.4 固體表面的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)第九章 金屬的結(jié)構(gòu)和性質(zhì) 金屬表面上原子排列的圖像，理論上可以根據(jù)晶體結(jié)構(gòu)加以推斷，而實(shí)際上，表面結(jié)構(gòu)是很復(fù)雜的。由于表面原子往往傾向于進(jìn)入新的平衡位置，而改變層內(nèi)原子間的距離、改變配位數(shù)，甚至重建表面結(jié)構(gòu)。表面晶體學(xué)的研究表明，不能簡(jiǎn)單地把表面結(jié)構(gòu)看作體相的中止，而應(yīng)看作體相的延續(xù)。 對(duì)于由多種原子組成的固體，表面層的化學(xué)組成常和體相組成不同。在通常的實(shí)驗(yàn)條件下，表面總是被一層吸附分子所覆蓋。由于吸附作用的活化能很小，當(dāng)潔凈的表面暴露在大氣中，很快就吸附上一層分子，所以關(guān)于表面結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)是隨著