ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Основные типы металлических структур и их характеристики из "Строение и свойства металлических сплавов " Как было показано в гл. I, особенности связи в металлических кристаллах таковы, что их термодинамическая устойчивость максимальна при наиболее плотной упаковке, когда число ближайших соседей у данного атома максимально. Отсутствие направленных и локализованных связей позволяет в большинстве случаев обеспечить такую упаковку. [c.39] Этими соображениями объясняется то, что металлы чаще всего кристаллизуются с образованием наиболее плотно упакованных структур, какими являются г. ц. к. и г. п. у. Однако достаточно часто металлическая связь приводит к образованию о. д. к. решетки, которую нельзя упаковать шарами так, чтобы общий объем был минимальным. [c.39] Количественная оценка свободной энергии системы с учетом сил связи и природы взаимодействующих частиц во многих случаях очень сложна. [c.39] Кристаллическая структура металлов и сплавов может быть в известной мере объяснена на основании оценки величины электронной концентрации (числа валентных электронов, отнесенных к числу атомов, образующих структуру). На это, в частности, обратил внимание Юм-Розери [12], который отметил, что большая часть структур в подгруппах В следует правилу 8 — N, когда каждый атом имеет 8 — N ближайших соседей М — номер группы). Эти представления были развиты Энгелем [13]. Он предположил, что металлические решетки г. д. к., г. п. у., о. ц. к. возникают при наличии 3, 2 и 1 наружных связывающих электронов (5, р). Эмпирически было замечено, что для устойчивости о. ц. к. решетки необходимо иметь 1—1,75 электрона на атом, г. п. у. решетки 1,75—2,25, г. д. к. 2,25—3. При дальнейшем увеличении числа электронов (до четырех) возникает решетка алмаза. Важно подчеркнуть, что, согласно Энгелю, структуру определяют 5- и /7-электроны, но не -электроны, хотя от последних существенно зависит величина энергии связи. Эта точка зрения получила довольно. широкое распространение [5], и мы рассмотрим, исходя из нее, структуру различных элементов периодической системы. [c.39] Энгель полагает, что в таких металлах как Си, Ag и Ли, стремление к более прочной связи за счет неспаренных с -элек-тронов приводит к переходу части й -электронов в s — р-состоя-ния. В результате эти металлы имеют г. ц. к. решетку. В этой связи медь должна образовывать соединения, в которых валентность ее больше единицы. Таким образом, фактическую валентность переходных металлов в тех или иных соединениях можно охарактеризовать, принимая во внимание как их структуру, так и прочность связи. [c.40] Многочисленные исключения из правил Энгеля (в частности, образование сложных решеток а- и р-Мп) показывают, что электронная концентрация, по-видимому, не является единственным фактором. Некоторые ннтермеТаллиды при одинаковой электронной концентрации имеют различную структуру, а при разной одинаковую. [c.40] Следует отметить, что различие в энергии трех основных типов металлических решеток — г. ц. к., г. п. у. и о. ц. к.— невелико, чем и объясняется полиморфизм металлов. [c.40] Для самых плотных упаковок коэффициент компактности ра--вен 74%, т. е. около Д всего объема кристалла приходится на незаполненные атомами пустоты. [c.41] В табл. 8 приведены координационные числа (Z) и коэффициент компактности q) для различных структур. [c.41] Простая кубическая. . Алмазная кубическая. Решетка теллура. . . [c.42] Важной структурной характеристикой, связанной с координационным числом, является атомный радиус, который равен половине межатомного расстояния. Последнее, как было показано ранее, отвечает такому положению атомов, при котором энергия решетки минимальна. Радиус отдельного атома нельзя определить ввиду размытости электронного облака. В кристалле значение атомного радиуса становится более определенным. [c.42] С увеличением порядкового номера для элементов одной группы атомный радиус возрастает. Однако расширение электронного облака, которое следует ожидать при переходе от одного периода к другому, не столь значительно, поскольку оно частично нейтрализуется увеличением притяжения внешних электронов к ядру по мере увеличения его заряда. [c.42] В случае ионного взаимодействия (вследствие перераспределения электронов и образования ионов) межатомное расстояние d отличается от суммы атомных радиусов, т. е. (1ав Ф Ф г л +гв, И равно сумме ионных радиусов d B = л+ + в- Последние, как и атомные радиусы, могут быть определены методами рентгеноструктурного анализа. [c.43] Вернуться к основной статье