Связь в ионных кристаллах

Эта теория, постулирующая наличие ковалентной компоненты связи в ионных кристаллах, была распространена затем на соединения кислорода, азота, углерода и их аналогов с переходными металлами [109—113], рассматриваемые как ковалентно-ионные соединения, где атомы металла, теряющие rf,s-электроны, заряжены положительно, неметаллические атомы, восполняющие 2р-оболочку до конфигурации неона (2s 2p ), заряжены отрицательно, а ковалентные связи образуются вследствие перекрывания шести р-орбиталей заполненных оболочек р . Было показано, что номинальные заряды ионов понижаются до эффективных значений вследствие сдвига электронной плотности перекрывающихся орбиталей от аниона (X") к катиону (Ме ). Понижение зарядов на ионах вследствие стягивания электронной плотности к катионам и оттягивания ее от анионов будет тем сильнее, чем выше номинальный заряд. Поэтому в галогенидах щелочных металлов реальные заряды равны 0,6 0,8 е, а в карбиде титана всего лишь 0,4 е. [c.86]

Ковалентная связь осуществляется посредством классической электронной пары. В химии и особенно в органической химии эта связь называется гомополярной. Ковалентная связь является сильной связью например, связь между двумя атомами углерода в алмазе имеет энергию связи 7,3 эВ, если рассматриваются отдельные нейтральные атомы. Эта величина сравнима с силой связи в ионных кристаллах, несмотря на тот факт, что ковалентная связь является связью, осуществляемой между нейтральными атомами. Ковалентная связь характеризуется явно выраженным свойством направленности. Так, в кристаллах [c.137]

Зонная структура и связь в ионных кристаллах [c.177]

В простейшей теории когезии в ионных кристаллах делаются такие же физические упрощения, как и в теории когезии в молекулярных кристаллах принимается, что когезионная энергия полностью определяется потенциальной энергией классических частиц, локализованных в положениях равновесия ). Поскольку частицы в ионных кристаллах представляют собой электрически заряженные ионы, главный вклад в энергию взаимодействия дает межионное кулоновское взаимодействие. Оно обратно пропорционально первой степени межионного расстояния, поэтому гораздо сильнее флуктуационно-дипольного взаимодействия ), которое обратно пропорционально шестой степени расстояния следовательно, при грубых расчетах можно считать, что только оно обусловливает связь в ионных кристаллах. [c.33]

Энергия связи (или энергия сцепления) кристалла представляет собой энергию, которая необходима для разделения тела на составные части. В зависимости от типа твердого тела составными частями могут быть молекулы и атомы в молекулярных кристаллах, атомы в ковалентных и металлических кристаллах, положительно и отрицательно заряженные ионы в ионных кристаллах. [c.63]

В кристаллохимии принято различать несколько типов связи. Металлическая связь атомов обеспечивает наиболее плотную их упаковку в решетке. Она возникает за счет сил притяжения между решеткой из положительно заряженных ионов и окружающих, не связанных с определенным атомом свободных электронов, образующих электронный газ. Если в металлах носителем электрического тока является электронный газ, то в ионных кристаллах ими выступают ионы. В ионных кристаллах нет избранных направлений. Несмотря на то что ионные кристаллы относительно прочны, эластичностью они не отличаются, их 54 [c.54]

Кристаллы высокотемпературных теплоносителей с ионной связью имеют ионную решетку,, в узлах которой располагаются ионы. Для классификации ионных соединений следует принимать во внимание наличие в решетке ионных связей, различных но силе. Прочность связи ионного соединения определяется проч)ностью связи в нем между анионами и катионами и может быть измерена числом зарядов центрального иона, деленного на число окружающих его ионов. В ионных кристаллах, за весьма редким исключением, структура кристалла опре- [c.29]

По величине энергия связи ионного кристалла близка к энергии связи ковалентных кристаллов. Обе намного больше, чем энергия связи в молекулярном кристалле. Металлы занимают промежуточное положение. Типичные величины приведены в табл. 5. [c.22]

Каждый ион железа окружен шестью ионами кислорода, и, наоборот, каждый ион кислорода окружен шестью ионами железа. В связи с этим в ионных кристаллах нельзя выделить пару ионов, которые можно было бы считать молекулой. При испарении такой кристалл распадается на молекулы. [c.23]

При образовании в сплаве промежуточных фаз электросопротивление резко изменяется. В промежуточных фазах с ионным или ковалентным типом связи проводимость возникает из-за дефектности структуры вследствие недостатка или избытка атомов одного сорта. Те и другие фазы являются полупроводниками, при этом проводимость в ковалентных кристаллах создают электроны, а в ионных кристаллах также и ионы. [c.573]

С точки зрения микроскопической теории диэлектриков различная концентрация свободных электронов в диэлектриках и металлах обусловлена разной природой их химических связей (рис. 1.1). Любая связь атомов, молекул или ионов представляет собой электрическое взаимодействие. Отталкивание сблизившихся частиц обусловлено перекрытием электронных оболочек. Энергия отталкивания быстро убывает с расстоянием Uor r —г Энергия притяжения — более дальнодействующая в ионных кристаллах она пропорциональна г в ковалентных — убывает с расстоянием быстрее (г- —а в молекулярных кристаллах она изменяется в пределах г — [c.9]

В ковалентных алмазоподобных кристаллах четыре ковалентные а-связи образуются четырьмя внешними зр -электронами атомов (С, Si, Ge, Si и др.) или ионов (В №, Ga As , и др.). В ионных кристаллах типа Ма" СГ, Са О ", a F ", [c.15]

Эти свойства указывают на большую прочность межатомной связи. Поскольку все электроны в ионных кристаллах сосредоточены на атомных орбиталях отдельных атомов, они не могут принимать участие в проводимости, и в связи с этим ионные кристаллы являются изоляторами. Однако характерным свойством ионных кристаллов является способность проводить ток в расплавленном состоянии за счет перемещения ионов. [c.22]

Однако в щелочно-галоидных кристаллах радиус орбиты оптического электрона в экситоне имеет величину такого же порядка или даже больше постоянной решетки 1101. Поэтому можно такой электрон трактовать как электрон проводимости, локализовавшийся в кулоновском поле положительной дырки. Иными словами, можно, следуя Волькенштейну Ф. Ф. 1241, считать, что образование экситона в ионном кристалле связано с переходом электрона от отрицательного иона к соседнему положительному иону, в результате чего возникает пара электрон-дырка , связанная кулоновским взаимодействием и перемеш.ающаяся по кристаллу как одно целое. [c.14]

Как и в молекуле, где ядра не успевают сместиться из положения равновесия во время электронного перехода (принцип Франка — Кондона), в кристаллической решетке ионы во время электронного перехода также не успевают сместиться из положения равновесия. В случае изолированной молекулы этот факт быстрого перехода электрона означает, что должна учитываться также энергия колебания системы, зависящая от взаимного положения потенциальных кривых в конфигурационных координатах нормального и возбужденного состояний молекулы. В ионном кристалле фотоэлектрон связан не с одним только узлом, а со всей решеткой в целом. Поэтому на электронный переход реагируют не только непосредственно участвующие партнеры, как в случае молекулы, но все узлы решетки выводятся из электростатического равновесия, в котором находились до электронного перехода. В связи с этим энергия поглощенного кванта затрачивается не только на первичный электронный переход, но и на последующие вслед за переходом вторичные явления, связанные с переходом решетки в новое равновесное состояние. [c.121]

Деформация или поляризация электронных оболочек в значительной степени зависит от величины и знака заряда окружающих частиц. В ионных кристаллах поляризуемость анионов обычно тем больше, чем больше радиус аниона. Поляризующее действие катиона может повыситься с уменьшением его радиуса н увеличением заряда. Для случая чисто гетерополярной связи можно принять симметричное распределение зарядов по отношению к ядру. Электроны катиона и аниона концентрируются преимущественно в сфере своих ионов. Поэтому электронная плотность в пространстве между противоположно заряженными ионами практически снижается [c.23]

Центры окраски в ионных кристаллах. Центры окраски можно создать в бесцветных кристаллах щелочных галогенидов, это сопровождается изменением цвета. Аддитивное окрашивание происходит при отжиге кристаллов в парах соответствующего щелочного металла при температурах, близких к точке плавления. При этом в кристалл проникают электроны. Компенсация избытка отрицательных зарядов происходит благодаря выделению анионов из решетки путем диффузии вакансий. Одним из вариантов аддитивного окрашивания ЯЕ ляется электролитическое окрашивание. Оно состоит в электролизе кристалла при температуре на несколько сот градусов ниже точки плавления. Введение электронов связано с выделением атомов щелочного металла. [c.210]

Ионное смещение в ионных кристаллах должно быть выражено (особенно сильно в тех случаях, когда ионы сравнительно слабо 1 связаны друг с другом и несут большие электрические заряды (т. е. являются многовалентными). В частности, к таким ионам относятся уже упоминавшиеся нами ионы Т1++++, РЬ++, О—. [c.109]

Электропроводность в ионных кристаллах появляется еще до температуры плавления вследствие нарушения связей между ионами в кристаллических решетках. [c.255]

Грубые оценки показывают, что мы, по-видимому, не ошибаемся, считая, что основная часть энергии связи в ионных кристаллах обусловлена кулоновским (т. е. электростатическим) взаимодействием. Расстояние между положительным ионом и ближайшим отрицательным ионом в кристалле хлористого натрия равно 2,81-10 см, поэтому потенциальная энергия, связанная со взаимным притяжением пары ионов, равна 5,1 эВ. Эту величину можно сопоставить (рис. 3.10) с известной величиной энергии связи кристалла Na l — 7,9 эВ на одну молекулу (см.табл.3.5), рассматривая процесс образования кристалла из разделенных бесконечно далеко ионов Na+ и С1 . Значения 5,1 и 7,9 — одного порядка величины. Этот результат является весьма обнадеживающим и дает нам основание попытаться уже более точно рассчитать энергию решетки хлористого натрия. При оценке энергии связи (рис. 3.10) использовалась экспериментальная величина энергии сродства к электрону иона С1 из табл. 3.4. [c.127]

Вследствие сильного электростатического взаимодействия между ионами связь в ионных кристаллах очень прочная, и, как правило, такие вещества характеризуются высокой прочностью, твердостьк> и высокими температурами плавления. Из-за направленной природы сил связи в твердом теле они хрупки и, кроме того, обладают низкой электропроводностью причину этого мы рассмотрим в гл. 2. [c.13]

Решеточное поглощение наблюдают в ионных кристаллах или в кристаллах, в которых связь между атомами в какой-то степени является ионной (например, в бинарных полупроводниках InSb, GaAs и т. д.). Такие кристаллы можно рассматривать как набор электрических диполей. Эти диполи могут поглощать энергию электромагнитного (светового) излучения. Наиболее сильным поглощение будет тогда, когда частота излучения равна частоте собственных колебаний диполей. Поглощение света, связанное с возбуждением колебаний кристаллической решетки, называют решеточным. Решеточное поглощение наблюдают в далекой инфракрасной области спектра. [c.312]

Изотонический эффект свидетельствует о том, что сверхпроводимость обусловлена взаимодействием между электронами и колебаниями решетки, а теория показывает, что, когда взаимодействие электрон—решетка велико, можно ожидать заметного изменения электронных волновых функций. Для рассмотрения сильных взаимодействий необходимы более точные математические методы. Теория промежуточттой связи Томонага с успехом применялась к задаче нолярона [150—152] (электрона, движущегося в ионном кристалле), п можно надеяться, что такие методы могут быть применимы к электронам в металле. [c.777]

Молекулярные кристаллы служат примеро.м тех веществ, в которых могут образовываться френкелевские экситоны (экситоны, отвечающие модели сильной связи). В молекулярных кристаллА ковалентная связь внутри молекулы значительно сильнее ван-дер-ваальсовой связи между молекулами. Линии спектра поглощения молекулярного кристалла, обусловленные возбуждением электронов внутри структурных единиц, будут проявляться в спектре кристаллического тела как экситонные линии, иногда несколько смещенные по частоте. В случае щелочно-галоидных кристаллов экситоны с наименьшими энергиями локализованы на отрицательных ионах галогенов, так как значения энергии возбуждения электронов в отрицательных ионах меньше, чем в положительных. [c.163]

Важен вопрос о связи точечной симметрии структурных единиц и симметрии их положения в кристалле. Известно много случаев, когда такая связь действительно существует металлы в простых структурах металлов и сплавов, ионы в ионных кристаллах, углерод в структуре алмаза и т. д. Однако существует немало структур, в которых симметричные атомы занимают положения с меньшей симметрией (при этом непременно выполняется принцип Кюри — точечная группа положения является подгруппой точечной группы симметрии структурной единицы). Причина подобиой ситуации достаточно проста. Если минимум энергии системы достигается при занятии структурными единицами низкосимметричных положений, то собственная симметрия структурных единиц может не играть определяющей роли и может не совпадать с симметрией положения. Кроме того, в сложных структурах число наиболее симметричных положений может [c.156]

У ядра-капли есть еще одна своеобразная степень свободы, а именно колебания всей массы нейтронов относительно всей массы протонов. При введении этой степени свободы фактически делается допущение о том, что ядро как бы состоит из двух жидкостей — протонной и нейтронной, растворенных друг в друге. При возбуждении этой степени свободы ядро приобретает дипольный электрический момент, т. е. поляризуется. Поляризационные возбуждения связаны с глубоким изменением структуры ядра. Поэтому им соответствуют довольно высокие энергии — примерно 15—20 МэВ в тяжелых ядрах и 20—25 МэБ в легких. Колебания такого типа были использованы А. Б. Мигдалом (1945) для объяснения механизма поглощения v-излучения ядрами. Поляризационные колебания ядра аналогичны оптической ветви колебаний в ионном кристалле. [c.87]

Прогнозирование механических свойств материалов и покрытий основывается на корреляции между механическими свойствами твердых тел и природой и энергией химической связи в веществах (кристаллах веществ), образующих твердое тело. Так, высокой прочностью обладают магнийфосфатные цементы, поскольку Mg имеет как высокие электростатические характеристики (ионный потенциал равен 5.12), так и заметную способность образовывать ковалентные связи. Для систем типа цементных прочность камня тем выше, чем выше доля ковалентности связи, при этом, однако, необходимо, чтобы координационные числа (к. ч.) катиона в цементирующих фазах не были ниже 4. Для материалов, полученных на основе связок, прочностные свойства тем выше, чем большая степень полимерности достигается при отвердевании связки — чем более сшитым получается полимерное тело. Это, видимо, имеет место в том случае, когда степень ионности связи в полимере существенна, а к. ч. катиона равно 4. При к. ч.=2- -3 образуются линейные или слоистые полимеры, макромолекулы которых в полимерном теле связаны молекулярными или водородными силами, что делает такие тела менее прочными по сравнению со сшитыми полимерами, например кварцем. С этой точки зрения высокие механические характеристики будут получаться при использовании связок на основе многозарядных элементов (А1) и особенно многозарядных -элементов (2г, Сг). [c.10]

По характеру сил связи твердые кристаллические тела можно условно разделить на следующие четыре группы ионные кристаллы (Na l, LiF, окислы и др.), в которых основным видом связи является иониая атомные кристаллы (алмаз, кремний, германий и многие химические соединения), в которых основные связи ковалентные металлические кристаллы. с характерной металлической связью молекулярные кристаллы, в которых связь осуществляется в основном силами Ван-дер-Ваальса. Рассмотрим кратко природу сил связи в этих кристаллах и их основные свойства. [c.15]

Прочность связей в кристалле и его устойчивость, температура плавления, твердость и другие характеристики зависят от энергии кристаллической ре шетки. Это та работа, которую нужно совершить, чтобы разорвать связи между кристаллическими структурными единицами (ионами в ионных кристаллах или атомами в ковалентных и мета-ллических кристаллах). [c.55]

В ионных кристаллах, элементарная ячейка к-рых состоит из ионов противоположных знаков, онтич. колебания сопровождаются колебаниями злектрич. поляризации и потому связаны с эл.-магп. колебаниями в ИК-области частот. Название оптич. колебания связано с резонансным поглощением эл.-магн. излучения соответствующей частоты. [c.618]

Механизмы поляризации веществ различны и зависят от характера химической связи (рис. 31). Например, в ионных кристаллах (Na l и др.) поляризация является результатом деформации электронных оболочек отдельных ионов (электронная поляризация) и сдвига ионов относительно друг друга (ионная поляризация). В кристаллах с ковалентной связью (например, в алмазе) поляризация обусловлена главным образом смещением электронов, осуществляющих химическую связь. В полярных диэлектриках (например, в твердом HjS), в которых молекулы или радикалы представляют собой [c.92]

В ионных кристаллах различают два принципиально различных вида микродефектов структуры. Один из них возникает в связи с тем, что некоторые ионы вследствие теплового движения смещаются из своих обычных положений в узлах решетки и проникают в междоузлия, оставляя при этом пустые узлы. Такие междо-узельные ионы и равные им по числу вакантные узлы были названы дефектами по Френкелю. Вакантные узлы обоих знаков в [c.99]

Значительно труднее рассмотрение этого вопроса для неионных кристаллов, в частности для металлов. Здесь пришлось допустить, что энергия связи атома обусловлена числом соседей его, находящихся на различных расстояниях, и что она убывает с увеличением расстояния г между атомами пропорционально 1/г . Быстрый спад энергии связи с расстоянием позволяет ограничиться учетом лишь малого числа соседей [29]. Такое предположение правдоподобно, но не совершенно достоверно для металлов, если учесть своеобразный тип связи в металлическом кристалле, построенном из катионов ( ион-атомов ) и электронного газа. Предположения, высказанные В. Кос-селем, и основанный на них метод позволяют теоретически определить стабильные грани кристаллов с гомеополярной связью между частицами. Полученные результаты совпадают с данными эксперимента. Применение этого же метода к металлам тоже не приводит к серьезным противоречиям с опытными данными, что служит подтверждением пригодности его для рассмотрения интересующих нас случаев. [c.29]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...