Ковалентные кристаллы

Приведенные выше результаты справедливы лишь для расчета энергии сцепления молекулярных и ионных кристаллов. Для ковалентных кристаллов и металлов, в которых конфигурации валентных электронов значительно отличаются от их конфигурации в изолированных атомах, уже достаточно классических представлений и необходимо привлечение квантово-механических представлений. [c.64]

К ковалентным кристаллам относят твердые тела, кристаллическая структура которых образована за счет ковалентной связи. Типичными представителями кристаллов с чисто ковалентной связью являются алмаз, кремний, германий, серое олово, которые построены по типу структуры алмаза (см. рис. 1.28). [c.75]

Переходя от молекулы водорода к кристаллам, отметим основной характерной особенностью ковалентных кристаллов является то, что количество ковалентных связей, образуемых каждым атомом со своими соседями, равно количеству неспаренных внешних электронов атома в свободном состоянии или в возбужденном валентном состоянии. В этом смысле ковалентная связь является насыщенной. [c.81]

В заключение подчеркнем, что наиболее характерная черта ковалентной связи—ее сильная направленность в пространстве, т. е. она образуется в тех направлениях, в которых локализуется электронная плотность. Вследствие направленности связи ковалентные кристаллы обладают высокой твердостью и хрупкостью. [c.81]

Заметим, что на упругие и пластические свойства твердых тел оказывает влияние характер сил связи. Ковалентные кристаллы (алмаз, кремний, германий) при комнатной температуре бывают жесткими и хрупкими, так как направленный характер связей препятствует сдвиговому движению, а также мешает перемещению одного атома вслед за другим, как это имеет место при движении дислокаций в решетке. Разрушение начинается прежде, чем дислокации могут обеспечить достаточно большие сдвиги, поскольку их движение затруднено ио сравнению с движением дислокаций в металлах. Ионные кристаллы гораздо более пластичны, если они совершенно чистые (обычные кристаллы могут быть и хрупкими из-за наличия внедренных в них дефектов). Электростатические силы — ненаправленные, и потому ионы могут перемещаться с места на место в той мере, в какой этому мешают их размеры. Металлы, как мы видели выше, наиболее пластичны в них возможно свободное перемещение дислокаций. [c.136]

Характерные признаки ковалентной связи [12] — направлен ность, отсутствие смещения центра тяжести электронного заряда от одних атомов к другим, насыщенность. Некоторые из этих особенностей отчетливо видны на рис. 5.6 [2], где показано распределение электронов в ковалентных кристаллах С и Si. Наблюдающееся повышение концентрации вдоль линии, соединяющей [c.103]

В заключение отметим некоторые физические свойства ковалентных кристаллов (помимо упомянутых ранее). Энергия ковалентной связи (- 10 эВ/ат) близка к энергии ионной и металлической связей. Ковалентные кристаллы отличаются высокими температурами плавления, большой прочностью и твердостью, нередко — хрупкостью. [c.105]

Ковалентный кристалл алмаза — одно из наиболее твердых веществ. [c.105]

Если сравнить коэффициенты Сц для различных классов материалов (см. табл. 8. ), то легко видеть, что соотношения Коши выполняются практически только для щелочно-галоидных кристаллов. Они не выполняются даже для металлов, и это означает, что металлы нельзя рассматривать как связанные центральными силами. Очевидно, что нецентральная часть сил металлической связи обусловлена валентными электронами. Это в еще большей степени относится к ковалентным кристаллам. [c.206]

Перекрытие электронных облаков между атомами весьма быстро изменяется при изменении расстояния между ядрами. Это означает, что силы ковалентной связи обычно велики. Поэтому ковалентные кристаллы, как правило, очень твердые и имеют высокие температуры плавления. Типичным ковалентным кристаллом является, например, алмаз. [c.333]

Характерной особенностью ковалентных кристаллов, связанной с направленным характером связей, является-низкий коэффициент компактности (т. е. отношение объема, занимаемого атомами в элементарной ячейке, к объему самой элементарной ячейки). [c.9]

Направленность связей в ковалентных кристаллах-обеспечивает им низкую пластичность (высокие барьеры-Пайерлса—Набарро). [c.9]

Вид периодической функции для х х) совпадает с функцией, используемой в выводе теоретической прочности по Френкелю. Однако существенное различие здесь в определении ф(л ), изменяющейся в пределах Ь/2. Этой функцией описывается взаимное смещение двух атомов, расположенных один против другого по разные стороны от плоскости скольжения в ядре дислокаций, т. е. эта функция описывает смещение атомов в ядре дислокации от участка плоскости скольжения, на котором скольжение произошло, к участку, на котором скольжение не произошло. Ширина этого перехода вдоль плоскости скольжения, в пределах которого смещения составляют i/4, т. е. 50% от общего, носит название ширины дислокации и служит мерой плавности этого перехода. Когда этот переход происходит в интервале (1—2) Ь, дислокация узкая, а когда интервал более 56, дислокация широкая. Широкие дислокации характерны для металлов, узкие — для ковалентных кристаллов типа алмаза с направленным характером связи. Для широких дислокаций характерно меньшее смещение атомов выше плоскости скольжения относительно положений атомов ниже этой плоскости, в связи с чем энергия несовпадения и величина энергии А.Е, расходуемая на преодоление сил связи в ядре дислокации, будут меньше. Поэтому подвижность дислокации возрастает с увеличением ее ширины. [c.62]

Кремний, как и германий, относится к ковалентным кристаллам [c.255]

Атомные (ковалентные) кристаллы. Для уяснения природы ковалентной связи рассмотрим простейший пример взаимодействия двух атомов водорода (рис. 1.12, а). Вследствие того, что плотность, электронного облака, описывающего состояние электрона в атоме очень быстро уменьшается с удалением от ядра, ири значительном расстоянии между атомами обнаружить электрон / у ядра Ь, а электрон 2 у ядра а мало вероятно. Поэтому атомы А и В можно-рассматривать как изолированные, а энергию системы, состоящей из двух атомов, принимать равной 2 о, где — энергия изолированного атома. [c.17]

Как мы видели, энергия ковалентной связи высока — порядка сотен килоджоулей на моль. Поэтому ковалентные кристаллы обладают высокой прочностью, твердостью, имеют высокие точки плавления и теплоты сублимации. В электрическом отношении они являются диэлектриками. Многие из них прозрачны в длинноволновой части спектра. [c.20]

В ковалентных кристаллах подвижность дислокаций при низких температурах ограничена большими значениями напряжений Пайерлса. Так, для Ge и Si было установлено, что суш,ественная пластическая деформация и заметная подвижность дислокаций обнаруживаются при Т > 0,4 Тпл [1,2]. Теория термоактивационного движения дислокаций в поле напряжений разработана недостаточно, и, как показано в [3, 4], имеются существенные различия между ее выводами и экспериментами. Поэтому необходимы дальнейшие исследования закономерностей деформации ковалентных кристаллов, в том числе и алмаза. Несмотря на широкое применение алмаза в технике в качестве сверхтвердого высокопрочного материала, такие его исследования до настоящего времени не были проведены. Актуальность исследования алмаза в широком температурном интервале связана также с тем, что при нулевых давлениях алмаз является метастабильной модификацией углерода, и поэтому особый интерес представляет изучение влияния графитизации на механические свойства алмаза. [c.150]

По наиболее существенному для ироцессов, связанных с изменением свойств материалов, критерию (природе сил связи между атомами или ионами и соответствующей кристаллической структуре) различают три основных класса кристаллических твердых тел металлы, ионные кристаллы и ковалентные кристаллы. [c.36]

Скорость движения дислокации определяется скоростью термически активируемых атомных перестроек, происходящих в её ядре и направляемых полем а. По этой причине дислокац. П. к, чувствительна к типу межатомной связи. Чем слабее выражена её ковалентная составляющая, чем меньше локализованы электроны незаполненных оболочек, тем легче совершаются атомные перестройки, тем выше П. к. Наиболее пластичны металлы, наименее — ковалентные кристаллы. Кристаллы с ионной межатомной связью занимают промежуточное положение. Значит, роль играют и величина энергии связи кристалла и характер связи. Увеличение энергии связи затрудняет протекание термически активируемых процессов, снижает дислокац. П, к. [c.632]

К ковалентным кристаллам относятся многие простые и сложные кристаллические вещества, например алмаз, карбид кремния, нитрид алюминия и др. Ковалентные кристаллы имеют высокие температуру плавления и твердость, малую электропроводность, большие показатели преломления. [c.17]

Металлы по сравнению с ковалентными кристаллами имеют более низкие температуры плавления, испарения, модуль упругости, но более высокий коэффициент теплового расширения, что объясняется тем, что энергия металлической связи несколько меньше, чем ковалентной. Металлы более пластичны и менее тверды, чем ковалентные кристаллы, так как их кристаллическая решетка более плотная. Они обладают хорошей электропроводностью. Металлы непрозрачны для электромагнитных волн. Они хорошо отражают излучение, т.е. обладают блеском. [c.17]

Клаузиуса — Мосоттн формула 294 Ковалентная связь 58, 75, 81 Ковалентные кристаллы 55 Колебания решетки 141, 158 Координационное число 31 Коэрцитивная сила 345 Коэффициент диффузии 201, 202,204 [c.383]

Примерами веществ, которые можно отнести к одному иа указанных типов, являются легкие щелочные металлы (Li, Na) для металлов, элементы IV группы таблицы Менделеева С, Sil. Ge для ковалентных кристаллов, соединение iNa l для ионных кристаллов, твердые инертные газы для молекулярных кристаллов. В большинстве кристаллов реализуется комбинация указанных типов пространственного распределения электронов и межатомных связей. Однако и для них выделение соответствующей доли, например, ионности , ковалентности и т. д. полезно при проведении физико-химического анализа вещества. [c.98]

Чисто ионному типу связи отвечает у=1> кристаллы с у=0 могут рассматриваться как ковалентные. Переход от ионных к ковалентным кристаллам в ряде ионно-ковалентных соединений происходит практически непрерывно. Для примера в LiF Z =0,9e, в Na l Z =0,8e, в Mgp2, СаСЬ, Mg l2 — эффективные заряды анионов 0,7 е, катионов — 1,2—1,4е. Ионы в кристаллах можно [c.102]

Прообразом ковалентной связи в кристаллах является связь в гомоядерных молекулах, в частности в молекуле водорода, на примере которой в приложении 3 будет рассмотрена природа и некоторые особенности ковалентной связи. Здесь мы обсудим характерные признаки этой связи и ковалентных кристаллов и некоторые их свойства. [c.103]

Для ковалентных кристаллов характерны тет1раэдрическая (КЧ 4) и октаэдрическая (КЧ 6) координации. [c.105]

Чистый германий обладает металлическим блеском, характеризуется относительно высокой твердостью и хрупкостью. Он кристаллизуется в структуре алмаза, плавится при температуре 937 С. плотность при 25 °С равна 5.33 г/см . В твердом состоянии германий типичный ковалентный кристалл. Кристаллический германий химически устойчив иа воздухе при комнатной температуре. Размельченный в порошок германий при нагревании на воздухе до температуры 700 °С легко образует диоксид германия GeOj. Германий слабо растворим в воде и практически нерастворим в соляной и разбавленной серной кислоте. Активными растворителями германия в нормальных условиях является смесь а,зотной и плавиковой кислот и раствор перекиси водорода. При нагревании германий интенсивно взаимодействует с галогенами, серой и сернокислыми соединениями. [c.284]

Карты Эшби составлены для материалов с разной кристаллографической структурой ГЦК-, ОЦК- и ГПУ-металлов, ионных и ковалентных кристаллов и построены в основном на результатах фракто-графического анализа. В некоторых случаях выводы делались по характерным измененням пластичности или времени до разрушения. [c.211]

Григорович В. К. Исследование анизотропии упругопластической деформации и разрушения металлов и ковалентных кристаллов методом микротвердости.— В кн. Четвертое Всесоюз. науч.-техн совещ. по микротвердости Тез. докл. М., 1972, с. 44—45. [c.196]

Таким образом, существенная пластическая деформация алмаза в области его стабильности наблюдается при температурах Т > 0,4 Т л), что соответствует интервалу пластической деформации ковалентных кристаллов. В этом случае за Тпл следует считать истинную температуру плавления углерода по р — Т диаграмме, равную 4000° К. В то же время при деформации вдавливанием индентеров [10] в области метастабильного состояния при оценке влияния температуры на механические свойства, следует использовать эффективную температуру плавления , равную температуре интенсивного протекания графитизации (около 2000° К). Поэтому уже при 1500° К оказывается возможной пластическая деформация под ин-дентером (при нагрузке Р = I кг) без хрупкого разрушения. Отметим, что при этом предполагается более высокая прочность алмаза, находящегося в области стабильности, по сравнению с метаста-бильным состоянием, поскольку подавлен процесс графитизации. [c.154]

Керамическими называются неорганические материалы со сложной гетерогенной структурой, включающей кристаллическую и стекловидную фазы. Кристаллы в керамиках отличаются от металлических кристаллов наличием других типов физических связей — ковалентных или ионных. В ковалентных кристаллах существует высокое, по сравнению с металлическими кристаллами, сопротивление скольжению дислокаций, в ионных же кристаллах эти скольжения возможны лишь по ограниченному числу кристаллографических плоскостей. В силу этих причин, а также из-за сопротивления стекловидной фазы и наличия микродефек-тов керамики являются, как правило, хрупкими или, во всяком случае, малопластичными материалами [44, 74, 90, 104]. Существует и более узкое понятие о керамических материалах как [c.38]

Расположение атолюв в жидкостях и аморфных веществах нельзя считать некоррелированным. Радиальная ф-ция распределения, описывающая ср. число соседей на заданном расстоянии от случайно выбранного атома, имеет в этих веществах неск. чётко выраженных максимумов, отражающих корреляцию в расположении соседей в пределах неск. координац. сфер. На больших расстояниях максимумы исчезают. Ближний порядок определяется взаимодействием соседних атомов и зависит от характера связи между ними. Напр., в ряде аморфных металлов ближний порядок хорошо описывается в рамках модели твёрдых шаров со случайной плотной упаковкой. Простейшую реализацию этой модели можно получить, если положить в банку большое кол-во одинаковых твёрдых шаров, потрясти их, а затем сдавить. Ср. число ближайших соседей в такой модели близко к 12. Для атомов с ковалентным типом связи (типичные полупроводники) характерна фиксация углов между связями. Так, в аморфных Ge и Si (см. Аморфные и стеклообразные полупроводники) четыре ближайших соседа расположены в вершинах тетраэдра, в центре к-рого находится исходный атом, т. е. точно так же, как в соответствующих кристаллах. Однако, в отличие от ковалентных кристаллов, соседние тетраэдры повёрнуты друг относительно друга на случайные углы, так что дальний порядок отсутствует. [c.342]

Изменения 8 отражают в осн. изменения фононного спектра с давлением. В случае ковалентных кристаллов частоты оптич. продольных LO- и поперечных fO-колебаний решётки растут с дм-] лением, а частоты акустич. LA- и ГА-колебаний пь] дают (см. Колебания кристаллической решётки). Изнь] нение межатомного расстояния под действием давленщ 1 меняет конфигурацию электронной оболочки колеблющихся атомов, поэтому меняется и эфф. заряд ионм (знак изменения возможен любой). [c.188]

Качественно соотношение между полярностью связи и прочностными свойствами можно проиллюстрировать (рис. 3.3), сравнив распределение зарядовой плотности (р) вдоль линий межатомной связи в алмазе, Р-Сз144 и ВЫ. Видно, что Р СзЫ4 занимает промежуточное место между чисто ковалентным кристаллом — алмазом и нитридом бора, для которого характерны поляризация р в направлении В N и заметная роль ионной составляющей в об- [c.70]

Атомы в ковалентных кристаллах связаны химическими силами, природа которых была рассмотрена в главе 1. Например, атом углерода образует четыре сильные гибридные связи в тет--раэдрических направлениях, и в алмазе атомы углерода соединяются в тетраэдрическую решетку (рис. 5). Каждая связь локализована и осуществляется парой электронов с антипараллельными спинами. Твердое тело представляет собой по существу одну гигантскую молекулу. Поскольку каждый атом сильно связан с соседями, для кристалла характерны высокие значения твердости, сопротивления пластической деформации, температуры и теплоты плавления. Типичные ковалентные кристаллы образуют элементы IV группы периодической системы помимо углерода, это кремний, германий и серое олово. Такие же локализованные парные связи с тетраэдрической симметрией возникают в кристалле карборунда (Si ) между чередующимися атомами кремния и углерода. Различие электроотрицательностей у этих элементов мало, и связи не имеют заметной полярности. [c.20]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...