Атомом обмен

Применив предложенный им принцип запрета и используя данные спектроскопических наблюдений, Паули вывел из оболочечного (орбитального) строения атома многие свойства элементов. Принцип Паули, выраженный им в изящной математической форме, стал важнейшей составной частью вантовой механики. Он формулируется так ато м не может существовать в таком квантовом состоянии, при котором два электрона данного атома имели бы одинаковый набор квантовых чисел. Если электроны в атоме обменяются местами, свойства атома не изменятся, так как электроны— это своеобразные стандартные детали атома. На этом и зиждется устойчивость мира. [c.22]

Атомы инертных газов имеют полностью достроенные энергетические уровни, а поэтому при сближении атомов обмен электронами невозможен. Возникновение сил притяжения между атомами объясняют их мгновенной поляризацией при сближении (рис. 1.9). [c.16]

Атомный остаток 84, 95 Атомом обмен 181 [c.543]

Возникновение в аморфных сплавах магнитной анизотропии, наведенной магнитным полем, в общих чертах можно объяснить, исходя из представлений об, анизотропии, обусловленной анизотропным распределением атомных пар. В кристаллах для образования новых атомных пар необходимо, чтобы соседние атомы обменялись местами. В аморфных металлах новые анизотропные конфигурации атомных пар могут образовываться при смещении атомов относительно средних положений. [c.302]

Вследствие большого различия масс электронов и атомов обмен энергиями между электронами и тяжелыми частицами при упругих столкновениях происходит довольно медленно. Поэтому электронная температура, вообще говоря, может отличаться от поступательной температуры тяжелых частиц (см. раздел 3 этой главы). [c.329]

Из всего сказанного следует, что одним из условий существования ферромагнетизма является, прежде всего, наличие нескомпенсированных магнитных спиновых моментов, которые могут возникать только в атомах с незаполненными оболочками. Однако последнее условие только необходимо, но еще не достаточно, ибо незаполненные оболочки имеют и элементы, не обладающие ферромагнитными свойствами. Ниже ми увидим, что для возникновения ферромагнетизма необходимо второе условие — наличие электрического взаимодействия квантовомеханической природы между спинами соседних атомов (обменные силы). [c.15]

Величина обменного интеграла весьма сильно зависит от межатомных расстояний. Когда атомы находятся друг от друга на расстояниях, намного превышающих расстояния между атомами в кристаллах, то обменные силы ничтожно малы, и ферромагнетизм невозможен (вещество обладает парамагнитными свойствами). При сближении атомов эти силы возрастают и заставляют спиновые магнитные моменты электронов соседних атомов располагаться параллельно друг другу возникает ферромагнитное состояние. По мере дальнейшего сближения атомов спиновые магнитные моменты удерживаются в параллельном положении все более прочно. Однако при достижении определенного расстояния между атомами обменные силы достигают некоторого максимума, а затем начинают опять уменьшаться и в конце концов обращаются в нуль. При еще более тесном сближении спины устанавливаются антипараллельно (обменный интеграл становится отрицательным), причем антипа-раллельная ориентация спинов в некоторых веществах является в энергетическом отношении более выгодной. Состояние вещества, характеризуемое самопроизвольной антипараллельной ориентацией спинов, называется антиферромагнетизмом, На рис. 6 схематически дана кривая изменения обменного интеграла в зависимости от величины К (отношения расстояния а между атомами к радиусу г незаполненной оболочки атома, в которой сосредоточены элементарные носители магнетизма ферромагнетика). Таким образом, из рассмотрения кривой, приведенной на рис. 6, следует, что ферромагнетизм в металлах наступает тогда, когда интеграл обмена становится положительным. Это является вторым [c.24]

Рис. 9. Электронный обмен в процессе химической адсорбции атома кислорода (а) и молекулы паров воды (б) на металле

Явление сорбции [36, 61] возникает в результате действия сил притяжения между молекулами газа и атомами на поверхности твердого тела. Различают два вида адсорбции физическую и химическую. В первом случае силами сцепления являются только относительно слабые межмолекулярные силы типа сил Ван-дер-Ваальса, во втором происходит обмен электронами и формируются прочные химические связи между адсорбируемым веществом и твердым телом. Часто бывает так, что физическая адсорбция переходит в химическую, если температура возрастает достаточно для того чтобы обеспечить необходимую энергию активации процессу химической адсорбции. [c.89]

Ковалентную химическую связь часто в литературе называют валентной, атомной или обменной связью. Она может образоваться взаимодействием или спариванием валентных электронов. Если атомы одинаковы, например, в молекулах водорода Н2, щелочных металлов в газообразном состоянии Lh, К2, Na2, галогенов СЬ, Вгг, азота N2 — связь неполярная, при взаимодействии разных атомов, например НС1, — полярная. [c.9]

Прежде всего общим свойством всех макроскопических объектов является то, что составляющие их частицы находятся в непрерывном движении. Правда, характер этого движения и законы, которые им управляют, как будто совершенно различны в различных объектах. В газах, например, молекулы свободно движутся по всему объему, лишь относительно изредка сталкиваясь друг с другом. В твердых телах атомы, напротив, сильно связаны между собой и могут лишь слегка колебаться около положений равновесия. Еще более могучим является обменное взаимодействие между электронами в металле, но оно совсем не похоже на взаимодействие между молекулами газа или атомами твердого тела. Оказывается, однако, что существует одна общая черта, одинаково характерная для всех этих разных движений их хаотичность. [c.13]

Докажем, что при химической реакции, заключающейся в перегруппировке или обмене местами атомов реагирующих веществ, сохраняется полный импульс, если только выполняется [c.92]

Введение обменных ядерных сил позволяет объяснить одно из характерных свойств ядерного взаимодействия — существование явления насыщения . Известно, что в ряду ядер jH , ]Н , аНе и зНе энергия связи, рассчитанная на один нуклон, быстро растет, достигая для последнего ядра 7 Мэе. Однако для остальных ядер периодической системы средняя энергия связи на один нуклон остается примерно постоянной и равной 6—8 Мэе. Это означает, что в ядре нет взаимодействия между всеми парами нуклонов. Каждый нуклон ядра может взаимодействовать только с ограниченным числом других нуклонов, подобно тому как атом в молекуле может взаимодействовать лишь с ограниченным количеством других атомов (валентность и насыщение химических сил связи). [c.530]

Квантовая механика доказывает, что существование обменных сил всегда ведет к явлению насыщения. Это связано с тем, что явление обмена предполагает наличие процесса, происходящего не между всеми, а только между двумя партнерами. Именно введением обменных сил объясняется насыщение химического взаимодействия (так называемые ковалентные, гомеополярные силы типа сил, связывающих два атома водорода в его молекуле). [c.532]

Обычно говорят, что структура алмаза идентична структуре цинковой обманки, если в ней и атомы Zn и атомы S заменить на атомы углерода. Н. В. Белов предложил описание структуры алмаза в рамках плотнейшей упаковки. Для этого было сделано предположение, что структура составлена из двух сортов атомов углерода 0 + и С - радиусы которых равны 0,015 и около 0,15 нм соответственно. Крупные анионы С" - образуют плотнейшую упаковку. Такая структура вследствие обменного взаимодействия электронами, существующего между атомами углерода (в алмазе имеет место ковалентный тип связи), непрерывно осциллирует в том смысле, что фиксированные как положительные атомы С + в следующий момент становятся отрицательными атомами С и наоборот. Такая осцилляция приводит к исключительной устойчивости структуры и высокой твердости алмаза. [c.32]

Здесь г1)а(1) — волновая функция электрона / в поле ядра атома а —волновая функция электрона 2 в поле ядра атома Ь и т. п. г —расстояние между электронами в молекуле Га и гь — расстояния от ядра атома а до электрона 2 и от ядра атома Ь до электрона 1 соответственно (рис. 10,10). Поскольку в выражение для А входят как положительные, так и отрицательные члены, знак обменного интеграла может быть как положительным, так и отрицательным (в зависимости от межатомного расстояния). [c.338]

Вычисление обменной энергии для системы, содержащей М атомов, представляет собой достаточно сложную задачу. В первом приближении предполагают, что обменный интеграл отличен от нуля только для атомов i и j — ближайших соседей в кристалли- ческой решетке, а для более далеких атомов Aij- 0. Обозначим Aij = A (здесь i и / — соседние узлы). Вычисление среднего значения обменной энергии в соответствии с (10.45) приводит к следующему результату [c.339]

Отметим, что локализованные магнитные моменты могут быть связаны не только с магнитными атомами. Так, А. Ф. Хохлов и П. В. Павлов наблюдали возникновение ферромагнитного упорядочения в аморфном кремнии. Здесь нет атомов с недостроенными внутренними оболочками, однако имеются оборванные ковалентные связи. На каждой такой связи локализован неспаренный электрон. В обычных условиях концентрация оборванных связей в аморфном кремнии невелика ( --10 —lO s см- ), поэтому взаимодействия между локализованными на связях магнитными моментами нет. Такое вещество представляет собой парамагнетик. Однако при высокой плотности оборванных связей, которую можно создать, облучая аморфный кремний ускоренными ионами инертных газов, возникает обменное взаимодействие, приводящее к ферромагнетизму. [c.340]

Перейдем к выводу формулы Планка. Пусть в замкнутом объеме находится атомарный газ при определенной температуре. Пусть в этом объеме присутствует и электромагнитное поле со спектральной плотностью энергии гд., т- Считаем, что система находится в термодинамическом равновесии. Наличие термодинамического равновесия не означает, что энергия каждого атома газа остается неизменной. Между атомами и полем происходит постоянный обмен энергией. Атомы поглощают и испускают кванты, переходя из одних состояний в другие. Однако эти процессы не нарушают термодинамического равновесия системы в целом. [c.143]

Связь между атомами в кристалле почти полностью обеспечивается силами электростатического притяжения между отрицательно заряженными электронами и положительно заряженными ядрами. Роль сил магнитного происхождения очень незначительна, а гравитационными силами вообще можно пренебречь. Задав пространственное распределение электронов и ядер в кристаллах и распределение их скоростей (это в принципе можно выполнить методами квантовой механики), можно рассчитать энергию связи в кристалле. Такие специальные понятия, как энергия обменного взаимодействия (обменная энергия), силы Ван-дер-Ваальса, резонансная энергия стабилизации, ковалентные силы, используются только для обозначения сильно различающихся ситуаций. [c.25]

Температура плавления с повышением давления понижается также при Г<0,3 К у изотопа гелия с атомной массой З( Не), хотя у него v">v. Это происходит потому, что удельная теплота плавления А.= Г(5" —,v ) твердого Не при Г<0,3 К отрицательна эффект Померанчука), т. е. энтропия s жидкого Не меньше энтропии s его твердой фазы. Такое поведение энтропии у разных фаз Не вызвано тем, что в жидкости силы обменного взаимодействия между атомами приводят к упорядочению их спинов уже при Г< 1 К, в то время как в твердой фазе из-за малости амплитуды нулевых колебаний по сравнению с межатомным расстоянием такое упорядочение наступает лишь при 10 К, когда кТ становится порядка магнитной энер- [c.236]

Выравнивание средней кинетической энергии электронов и атомов идет довольно сложным путем. При упругом столкновении электронов с атомами обмен кинетической энергией происходит в весьма слабой степени вследствие огромного различия в массах электронов и атомов. При неупругом столкновении кинетическая энергия передается атомам крупными порциями (возбуждение, ионизация), но воспринимается ими не как кинетическая энергия, а как внутренняя энергия атома, перешедшего в иное состояние. Однако возбужденный атом может не только испустить приобретенную им энергию в виде излучения возможны и столкновения возбужденного атома с невозбужденным, при которых энергия возбуждения распределяется между обоими атомами в виде кинетической энергии. Такие столкновения, получившие название столкновений вто рого рода, наблюдаются на опыте. Они-то и играют важную роль в явлениях электрического разряда при переходе кинетической энергии электронов в кинетическую энергию атомов. [c.743]

Диффузия в твёрдых телах. Процесс Д. в твёрдых телах может осуществляться с помощью нсск. механизмов обмен местами атомов кристаллич. структуры с её вакансиями, перемещение атомов по междоузлиям (см. Межузельный атом), одновременное циклическое перемещение неск. атомов, обмен местами двух соседних атомов. При образовании твёрдых растворов замещения преобладает обмен местами ато.мов и вакансий. [c.688]

Для достижения поставленной цели определим три класса узлов, в которых могут находиться вакансии. Класс 1 включает четыре узла справа от меченого атома, обмен с которыми мог бы привести к прыжку меченого атома в направлении действия поля. Класс 2 — четыре зеркально-отраженных узла и класс 3— четыре узла, находящихся в той же плоскости, что и меченый атом. Частоты прыжков i—ш, — стандартные для задач такого рода — упоминались в предыдущей главе. При наличии поля можно написать (l 6i) в соответствии с направлени- [c.123]

Кроме дырочного механизма возможны и другие диффузионные про-неееы перемещение дислоцированного атома из одного междоузлия в другие (пока он не попадет в дырку и успокоится ) или обмен местами двух соседних атомов. Дырочный механизм осуществим наи(5олее легко. Расчеты относительно самодиффузии меди дают следующие значения энергии активации процессов для дырочного механизма — 64 ккал/г-атом, перемещение дислоцированного атома 230 ккал/г-атом и при обменном механизме 400 ккал/г-атом. Столь большая разница в энергии активации приводит к тому, что диффузия реально протекает лишь путем дырочного механизма удельное значение других способов перемещения ничтожно мало. [c.321]

Близость энергии активации миграции к энергии активации самодиффузионных процессов свидетельствует о том, что миграция границ контролируется направленным перемещением вакансий. Другими словами, движение границы представляет процесс обмена местами атомов и вакансий (рис. 13.13). По своему атомному механизму и энергии активации миграция занимает некоторое промежуточное положение между самодиффузией по границам и объему зерен. В случаях малоугловых и специальных большеугловых границ обмен местами атомов и вакансий происходит в малоискаженных приграничных зонах, поэтому энергия активации миграции границы будет близка к энергии активации объемной самодиффузии в решетке. По мере разориентации границы и увеличения степени искажения решеток в приграничных зонах доля энергии активации, связанная с образованием и перемещением вакансий, будет уменьшаться. Общая энергия активации миграции будет приближаться к энергии активации самодиффузии по границам. В соответствии с этим большеугловые границы более подвижны, чем малоугловые и специальные. В условиях неравномерного распределения температуры, например при сварке, отмечают, что наиболее интенсивная миграция границ происходит в направлении тепловых потоков. Это, вероятно, обусловлено направленным потоком вакансий от более нагретого к менее нагретому участку металла. [c.505]

Пусть атомарный газ находится в замкнутом объеме при изотермических условиях. В том же объеме присутствует, естественно, и электромагнитное поле, обусловленное тепловым излучением. Как было выяснено в главе XXXVI, рассматриваемая система, состоящая из газа и теплового излучения, будет находиться в термодинамическом равновесии, если газ и излучение обладают одной и той же температурой, атомы подчинены распределению Максвелла—Больцмана, а излучение — формуле Планка. Однако термодинамическое равновесие системы не означает, что энергия каждого атома газа сохраняется неизменной. Между атомами и полем осуществляется постоянный обмен энергией. Атомы излучают и поглощают фотоны, переходя из одних состояний в другие происходит и обмен импульсами между атомом и полем — импульс изменяется в процессе испускания и поглощения фотона (см. 184). Между атомами газа осуществляется также обмен импульсами и энергией при их столкновениях между собой. Однако ни один из этих процессов не нарушает термодинамического равновесия системы в целом и соответствующих ему законов распределения атомов по энергиям и скоростям, равно как и распределения энергии излучения по спектру. [c.735]

ЧТО явление обмена предполагает наличие процесса, происходящего не между всеми, а только между двумя партнерами. Именно введением обменных сил объясняется насыщение химического взаимодействия (так называемые ковалентные, гомеополяр-ные силы типа сил, связывающих два атома водорода в его молекуле). [c.76]

Ковалентная связь имеет то же происхождение, что и связь в гамополярных молекулах (Нг, СЬ, Ь,.- ), она обусловлена обменным электронным взаимодействием между атомами. В молекулярных кристаллах (Нг, СЬ, Ь,---) ковалентная связь локализована между ядрами в молекуле, молекулы удерживаются вместе слабыми силами Ван-дер-Ваальса. Однако в случае алмаза или графита несколько валентных электронов являются общими для атома и ряда его соседей, и поэтому невозможно выделить какую-либо группу атомов, которую можно рассматривать как химически насыщенную (рис. 2.7). С этой точки зрения кристалл алмаза представляет собой огромную молекулу. [c.75]

Для объяснения явления ферромагнетизма в квантовой теории используются два основных подхода. Один из них основан на предложенной Френкелем модели коллективизированных электронов, подчиняющихся статистике Ферми — Дирака. Эта модель учитывает обменное взаимодействие. В теории показано, что при некоторой плотности электронного газа возможно появление самопроизвольного намагниченного состояния вне зависимости от того, что кинетическая энергия электронов при этом увеличивается. Напомним еще раз, что увеличение кинетической энергии связано с тем, что, в силу принципа Паули, электроны с параллельной ориентацией спина не могут з нимать один энергетический уровень. Поэтому при перевороте спина электрон вынужден занять состояние с большей энергией. В настоящее время, однако, существует мнение, что газ электронов проводимости, по-видимому, не является )ерромагнитным ни при каких условиях. Строгое доказательство этого пока отсутствует. В то же время ни в одном эксперименте не было обнаружено ферромагнетизма металлов, не содержащих атомов или ионов с недостроенными d- или /-оболочками. Появление ферромагнетизма в системе d- или /-электронов связано с аномально высокой (по сравнению с s-электронами) плотностью состояний в - и /-зонах. [c.337]

Рис. 10.9. Схематиче- косвенный обмен локализованных элек-ское изображение пря- тронов через электроны проводимости, мого обмена (а), сверх- Косвенный обмен наиболее характерен для обмена б) , косвенного редкоземельных металлов и сплавов. Размена (в) личные виды обменного взаимодействия схематически показаны на рис. 10.9. Значение и знак обменного интеграла зависят от расстояния между атомами. Это хорошо видно из выражения для А, полученного при решении задачи о взаимодействии двух атомов в молекуле водорода

Кроме ферромагнетиков существует больпгая группа магнитоупорядоченных веществ, в которых спиновые магнитные моменты атомов с недостроенными оболочками ориентированы антипараллельно. Антипараллельная ориентация спиновых магнитных моментов, как мы видели, возникает при отрицательном обменном взаимодействии (Л<0). Так же, как и в ферромагнетиках, магнитное упорядочение имеет место здесь в интервале температур от [c.341]

Задача, которая не была решена в работах Зомме])фельда и которую необходимо было решить для дальнейшего развития теории, заключалась в вычислении I — среднего свободного пробега электронов в процессе рассеяния на колебаниях решетки. Вначале Хаустои [7J пошел, по суш,еству, по пути В гна, предположив, что /1 изменяется пропорционально среднему квадрату амплитуды колебаний атомов. При этом он получил тот же результат р (7"/Ь) для Т > в и для Т с Н. Однако вскоре Хау-стон [8] и Блох [9] выяснили новые важные особенности процесса рассеяния. Оказалось, что акт рассеяния электроЕ1а колебаниями решетки, имеющими частоту V, может произойти только в том случае, если колебания решетки и электрон проводимости обменяются квантом энергии v. Таким образом, рассеяние )лектронов существенно неупруго, хотя при высоких температурах, когда кТ > Av, т. е. когда Т > О, его можно рассматривать как упругое, так как в этом случае обмен энергии сравнительно мал. Отсюда непосредствено следует, что при абсолютно.м нуле сопротивление, вызванное тепловыми колебаниями, должно исчезнуть, так как и электроны и решетка при понижении температуры быстро приходят в низшие энергетические состояния. Иными словами, нулевые колебания решетки не могут быть причиной появления сопротивления первоначально этот вывод вызывал некоторое сомнение. [c.160]

Вопрос о температуре электронов действительно вызывает некоторые сомнения в монографии Мотта и Джонса [37] на стр. 263 имеется следующее замечание по этому поводу Отметим, что при выводе приведенной выше формулы передача энергии от электронов к ко.ттебаыияи решетки не рассматривалась. Однако выделение джоулева тепла происходит именно благодаря этой передаче энергии. Когда электрон сталкивается с ко-.леб.лющимся атомом, он может обменять энергию то же происходит при столкнове- [c.218]

Решеточные волны ). Теплопроводность в неметаллических твердых телах осуществляется движением атомов, колеблющихся около своих положений равновесия в решетке. Это тепловое движение можно представить в виде плоских упругих волн. Для идеально решетки гармоничес1 их меж-дуатомных сил вол1 ы соответствуют нормальным колебаниям. В реальном кристалле между упругими волнами происходит обмен энергией, который. [c.227]

Задача состоит в расчете энергетических уровней соли при учете совместного действия внешнего поля и взаимодействий в кристалле. Этими взаимодействиями, как упоминалось в ie. 4, являются штарковское расщепление, обусловленное электрическим полем немагнитных атомов, окружающих парамагнитный ион, сверхтонкое расщенленне, обусловленное магнитными и электрическимп пзанмодействиями с ядрами, и магнитные и обменные взаимодействия с соседними магнитными ионами. [c.461]

Рассмотрим одноатомиый кристалл из N атомов с валентностью Z таким образом, имеется n=NZ валентных эло1 троиов. Положения валентных электронов обозначим через г, (г =-1,2,..., и) и ионов — через R, (/=1, 2,.,, N). Общий гамильтониан для кристалла является суммой четырех членов кинетической энергии электронов, энергии взаимодействия электронов с ионами, кулоновского взаимодействия между электронами и гамильтониана для ионов, включающего кинетическую энергию, кулоновские и обменные взаимодействия [c.757]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...