ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Диполь-дипольное взаимодействие и ван-дер-ваальсова связь из "Введение в физику твердого тела " Расчет энергии связи в кристаллах — безусловно, квантово-механическая задача. Тем не менее установлено, что для некоторых типов твердых тел в достаточно хорошем приближении энергия связи может быть определена и на основе классического рассмотрения. К таким относятся кристаллы, распределение зарядов в которых может быть представлено в виде совокупности периодически расположенных точечных зарядов (ионов) или диполей. Возникающие в этих случаях типы связи называют соответственно ионной или ван-дер-ваальсовой (иногда — дипольной). В то же время сведение квантовомеханической задачи к классической оказалось невозможным в случае, когда плотность электронов в межионном пространстве достаточно велика, и электроны нельзя рассматривать как включенные в точечные (или почти точечные) ионы. Методы определения характеристик связи и физических свойств кристаллов с таким распределением электронов основываются непосредственно на квантовой теории (включая квантовую статистику). Анализ показал, что основными типами связи в этих случаях являются металлическая, характеризующаяся в первую очередь отсутствием направленности, и ковалентная, важным признаком которой является направленность. Помимо этого в последние годы выделяют в особый YHn водородную связь, имеющую важное значение при рассмотрении биологических соет динений. [c.20] Все это определило построение гл. 2—5 данной книги. Во второй главе рассмотрены межатомные взаимодействия, энергия связи и некоторые свойства кристаллов с ионной и ван-дер-ваальсовой связями, в третьей — металлы в приближении свободных электронов, в четвертой — основы зонной теории твердых тел (а не только металлов), в пятой — применение зонной теории к определению энергии связи и свойств ряда твердых тел. Наиболее просто энергия связи рассчитывается для кристаллов, в которых между атомами действуют ван-дер-ваальсова или ионная связь. [c.20] Поскольку и(R) О, то диполи, а стало быть, и нейтральные атомы притягиваются, что и приводит к возникновению кристаллов из нейтральных атомов, например из инертных газов. [c.21] Силы притяжения приводят к сближению атомов, после чего начинают проявляться силы отталкивания, вызванные в первую очередь кулоновским отталкиванием сближающихся электронных оболочек разных атомов. [c.21] Параметры е и а для инертных газов приведены в табл. 2.1. Эти параметры найдены сравнением с опытными данными для газообразного состояния инертных газов и характеризуют силу притя-л ения и радиус отталкивательной сердцевины. [c.22] Потенциал Ф(/ ) (2.6) характеризует межатомное взаимодействие в кристалле, и сумма энергий взаимодействия между всеми атомами кристалла дает энергию связи, или полную потенциальную энергию кристалла. [c.22] В табл. 2.3 представлены рассчитанные по указанным формулам и экспериментальные данные для о, уд.п а В, а также Тал-Приведенные данные показывают, что для сравнительно тяжелых атомов экспериментальные и теоретические значения Ro, f/удл и В различаются очень мало. Различие между расчетом и экспериментом растет с уменьшением атомного номера элементов и объясняется пренебрежением кинетической энергией нулевых колебаний, вклад которой относительно больше для атомов малой массы. Другой важный вывод низкие значения энергии связи (удельные полные энергии кристаллов) объясняют низкие температуры плавления кристаллов инертных газов. [c.24] Эти силы могут возникать не только за счет создания мгновенных дипольных моментов. Они возникают также между полярными молекулами, обладающими постоянными дипольными моментами (в НгО, НС1 и т. д.), за счет поляризации неполярных молекул полярными и т. п. [3]. Нередко ван-дер-ваальсовы силы комбинируются с другими. Так, в молекулах некоторых газов, например СЬ, N2, На, атомы связаны ковалентными силами, а молекулы между собой — ван-дер-ваальсовыми. В связи с этим в I2 энергия связи С1—С1 57 ккал/моль, а теплота сублимации I2 5 ккал/моль. [c.25] Вернуться к основной статье