2.4-分子力結(jié)合資料

2.4分子力結(jié)合徐智謀華中科技大學(xué)光電子科學(xué)與工程學(xué)院第二章晶體的結(jié)合1分子從電荷分布類型可分為非極性和極性分子。非極性分子：正負(fù)電荷中心重合

VIII族元素在低溫時(shí)結(jié)合成的晶體——非極性分子晶體極性分子：正負(fù)電荷中心不重合

如:H2O、CO是極性分子(CO2是非極性分子)那么分子力結(jié)合就分為三種：極性分子結(jié)合、極性分子與非極性分子的結(jié)合、非極性分子的結(jié)合。2極性分子結(jié)合極性分子存在永久偶極矩，每個(gè)極性分子就是一個(gè)電偶極子。相距較遠(yuǎn)的兩個(gè)極性分子之間的作用力是庫侖力。這一作用力有定向作用，因?yàn)閮蓸O性分子同極相斥，異性相吸，使偶極矩排成一個(gè)方向的趨勢。-+-+3p1、p2

分別為兩偶極子的電偶極矩，p1=ql1、p2=ql2

;r是兩偶極子的距離；l為偶極子中正負(fù)電荷間的距離。

在溫度很高時(shí)，由于熱運(yùn)動，極性分子的平均相互吸引勢與r6成反比，與溫度T成正比。4極性分子與非極性分子的結(jié)合當(dāng)極性分子與非極性分子靠近時(shí)，在極性分子偶極矩電場的作用下，非極性分子的電子云發(fā)生畸變，電子云的中心和核電荷中心不再重合，導(dǎo)致非極性分子的極化，產(chǎn)生誘導(dǎo)偶極矩。誘導(dǎo)偶極矩與極性分子的偶極矩之間的作用力叫誘導(dǎo)力。-+

-+-+5其中，a為非極性分子的電子位移極化率。極性分子與非極性分子間的吸引勢與r6成反比。6非極性分子的結(jié)合惰性氣體分子的最外電子殼層已飽和，它不會產(chǎn)生金屬結(jié)合和共價(jià)結(jié)合。惰性氣體分子的正電中心和負(fù)電中心重合，不會產(chǎn)生永久偶極矩。非極性分子間瞬時(shí)偶極矩的吸引作用是非極性分子結(jié)合成晶體的動力。-+

-+

+

??+

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??相鄰氦原子的瞬時(shí)偶極矩7〔2.19〕8e、s的物理意義？如何求？910利用極小值：那么：代入(2.19)式，可得：-e：平衡點(diǎn)的雷納德—瓊斯勢

1.12s：兩分子的平衡間距11雷納德—瓊斯勢是非常著名的公式，是描述分子間相互作用的常用公式。

2000年，Nature上有一文章“水分子與碳納米管相互作用動力學(xué)〞，用的就是雷納德—瓊斯勢。文章引用率相當(dāng)高。12根據(jù)(2.4)式，可以求出N個(gè)惰性氣體分子互作用勢能。把雷納德—瓊斯勢代入(2.4)式，得：設(shè)R為兩個(gè)最近鄰分子的間距，那么有：1314那么可求得原子間的平衡距離：平衡時(shí)總的互作用勢：假設(shè)晶體結(jié)構(gòu)，A12和A6可通過計(jì)算出來。通過X-ray衍射求出晶格常數(shù)R0，那么常數(shù)s即可求得。15另外，常數(shù)e如何求得？通過測試體彈性模量計(jì)算得到。(2.14)代入雷納德—瓊斯勢那么可得：(***)可見，通過測試體彈性模量，常數(shù)s、A12、A6都，那么e可計(jì)算得到。16下面以面心立方簡單格子和面心立方晶體為例，得到K與e、s、A12、A6的關(guān)系式。17對于面心立方簡單格子：代入：18可得：(2.25)對于面心立方晶體，代入A12、A6，可得：19剛剛我們講到：

下面以面心立方晶體為例，來計(jì)算A12和A6。20對于面心立方晶體：相當(dāng)于對所有的分子對原點(diǎn)距離求和后除以R。面心立方晶體，一個(gè)原點(diǎn)最近鄰的原子：12個(gè)，次近鄰原子6個(gè)只考慮最近鄰：原子間距離為R，那么：再考慮次近鄰：