Ковалентная связь в металлах

Выше указывалось, что признаки существования направленной связи наблюдаются и для некоторых металлов, а также для ряда кристаллов ионного типа. Этот факт рядом исследователей связывается с проявлением ковалентной связи в металлах и ионных кристаллах. [c.105]

Направленные металлические и ковалентные связи в металлах, возникающие вследствие перекрытия внешних атомных орбиталей между ближайшими соседями в ГЦК, ПГ и ОЦК решетках, определяют системы скольжения при пластической деформации. [c.63]

С другой стороны, адсорбционная теория опирается на тот факт, что большинство металлов, подчиняющихся определению 1, являются переходными металлами в периодической системе (т. е. они имеют электронные вакансии или неспаренные электроны в d-оболочках атома). Наличие неспаренных электронов объясняет образование сильных связей с компонентами среды, особенно с Оа, который также содержит неспаренные электроны (что приводит к появлению парамагнетизма) и образует ковалентные связи в дополнение к ионным. Кроме того, переходные металлы имеют высокую температуру возгонки по сравнению с непереходными, что благоприятствует адсорбции компонентов окружающей среды, так как атомы металла стремятся остаться в кристаллической решетке, а образование оксида требует выхода из нее. Образование химических связей при адсорбции кислорода переходными металлами требует большой энергии, поэтому такие пленки называются хемосорбционными, в отличие от низкоэнергетических пленок, называемых физически адсорбированными. На поверхности непереходных металлов (например, меди и цинка) оксиды образуются очень быстро и любые промежуточные хемосорбционные пленки являются короткоживущими. На переходных металлах хемосорбированный кислород термодинамически более стабилен, чем оксид металла [22]. Многослойная адсорбция кислорода, характеризующаяся ослаблением связей с металлом, приводит с течением времени к образованию оксидов. Но подобные оксиды менее существенны при объяснении пассивности, чем хемосорбционные пленки, которые продолжают образовываться в порах оксида. [c.81]

Автор работы [8] также считает причиной хладноломкости металлов усиление ковалентных связей и уменьшение металлических связей в металлах при понижении температуры переход от вязкого разрушения к хрупкому обусловлен качественным изменением характера связей при 7 х = 0,225 Гпл. Пластическая деформация может происходить только в металлах и только вследствие наличия ненаправленной металлической связи. Кристаллы с ковалентной или ионной связью не могут пластически деформироваться [8]. [c.20]

Для типичных металлических структур (гл. II) характерны большие координационные числа. Поэтому связи в металлах не могут быть локализованы. Действительно, имея 12 соседей, атом не может образовать одновременно 12 ковалентных связей. Это можно пояснить качественно на примере металлического лития, имеющего решетку о. ц. к. В нем связь между данным атомом и 14 соседями (в двух координационных сферах расстояния до первых восьми и вторых шести соседей мало различаются) осуществляется единственным 25-электроном, который таким образом сильно размазан . Это следует также из срав- [c.23]

Поскольку силы трения решетки в о. ц. к. металлах весьма значительны при очень низких температурах, это может означать, что с понижением температуры возрастает доля ковалентных связей в кристаллической решетке. [c.288]

Что касается подбора сочетаний металлов, обеспечивающих сопротивляемость изнашиванию, установлено, что желательно подбирать пары трущихся материалов из взаимно нерастворимых материалов и учитывать тот факт, чтобы хотя один из металлов принадлежал подгруппе В периодической таблицы [10, стр. 31]. Причина этого состоит в том, что число локальных соединений, образующихся в результате схватывания, зависит от взаимной растворимости металлов, а прочность этих соединений — от характеристик межатомных связей в металлах. Для металлов подгруппы В характерны слабые непрочные ковалентные связи. Указанные критерии подтверждены экспериментально об этом, в частности, свидетель- [c.576]

Механизм передачи теплоты в первую очередь определяется типом связи в металлах теплоту переносят электроны в материалах с ковалентным или ионным типом связи — фононы. Самым теплопроводным является алмаз. В полупроводниках при весьма незначительной концентрации носителей заряда теплопроводность осуш ествляется в основном фононами. Чем совершеннее кристаллы, тем выше их теплопроводность. Монокристаллы лучше проводят теплоту, чем поликристаллы, так как границы зерен и другие дефекты кристаллической структуры рассеивают фононы и увеличивают электросопротивление. [c.63]

Пониженная пластичность и высокие температуры перехода из хрупкого в вязкое состояние ванадия, хрома, молибдена, вольфрама также обусловлены значительной долей ковалентных связей. Очисткой от примесей внедрения и разрушением крупнозернистой структуры деформации в условиях, близких к гидростатическому всестороннему давлению, например прессованием или гидроэкструзией, можно получить хром, молибден и вольфрам в пластичном состоянии, но после рекристаллизации они вновь становятся хрупкими. Склонность ОЦК металлов VI группы к хрупкому разрушению обусловлена значительной долей ковалентных связей в них. [c.62]

По мере сближения способности атомов элементов отдавать и присоединять электроны при химическом взаимодействии, например с переходом от первой и седьмой групп к центральным, в соединениях возрастает доля ковалентной связи. В связи с этим величины зарядов катионов металла и анионов кислорода в основных оксидах близки к их валентностям, а в кислотных — это менее выражено. [c.125]

На пластичность влияют также примеси. Выше был рассмотрен ряд примеров влияния водорода на пластичность Ве, V и Си, кислорода на пластичность Си, N5, Ке и т. д. В ряде случаев, например в о. ц. к. металлах, примеси усиливают ковалентные связи. В результате возрастает анизотропия свойств и критическое сдвигающее напряжение и снижается пластичность. [c.142]

Металлическая связь по своей природе имеет значительное сходство с ковалентной связью. В обоих случаях электронные орбиты сливаются, но в металле происходит обобщение не отдельных, а всех валентных электронных орбит. При этом устанавливаются общие уровни энергии во всем объеме кристалла. [c.9]

Для твердых тел чаще более характерны смешанные виды связи. Известно, что ионная и ковалентная связи, а также ковалентная и металлическая не имеют резкого разграничения и может наблюдаться переход от одного вида связи к другому. Так, упрочнение металла в результате пластической деформации и легирования объясняется превращением металлической связи в ковалентную. При деформации в металлах появляются области высокой прочности и малой пластичности, приближающиеся по своим свойствам к типичным веществам, обладающим ковалентной связью (алмазу). [c.10]

Ковалентная связь может снова превратиться в исходную металлическую. Так, в результате длительных выдержек карбидов при высокой температуре происходит их распад, сопровождающийся образованием металла. [c.11]

Идею об образовании электронных пар используют и для объяснения ковалентной связи в металлах, хотя законченной теории к настоящему времени не создано [53]. Предложено оценивать относительное содержание ковалентной связи в металлах степенью локализации валентных электронов (СЛВЭ) в процентах [54]. Полагают [8], что эта величина повыщается с увеличением температуры плавления металла она минимальна у серебра, меди и золота (4—10 %) и максимальна у молибдена, рения н вольфрама (88—96 %). Постулируется, что при нагревании до 0,225 Т ковалентная связь заменяется металлическом, а ниже этой температуры — металлы переходят в хрупкое состояние — возникает хладноломкость, так как пластичность возможна только при наличии металлической связи, а не ковалентной или ионной ]8]. [c.194]

Металлическая связь по своей природе имеет значительное сходство с ковалентной связью. В обоих случаях электронные орбиты сливаются, но в металле происходит обобщение не отдельных, а всех валентных электронных орбит. При этом устанавливаются общие уровни энергии во всем объеме кристалла. Число уровней будет одного порядка с числом атомов в данном )бъеме металла. Уровни весьма близки между собой и образуют нергетические полосы или зоны, которые иногда рассматривают как расщепление валентных уровней (орбит) отдельных атомов. [c.10]

Исходя из ненаправленного характера связей в металлах, следовало бы ожидать, что все они должны иметь кристаллические решетки с максимально плотной упаковкой атомов. Однако в действительности наряду с плотнейшими упаковками (г. ц. к. и г. п. у. решетки) среди металлов весьма распространены и менее компактные структуры (о. ц. к.). Это можно объяснить повышением энергии электронного газа валентных электронов с увеличением компактности, с наложе1нием на металлическую связь ковалентной доли связи и др. [c.10]

Чистая ненаправленная М. с. наблюдается у одновалентных металлов (N3, и др.), обладающих кубическими плотно упакованными структурами. В случае металлов с неск. электронами на внеш. оболочлее характер взаимодействия усложняется, поскольку не все электроны делокализуются. Поэтому определён-аую составляющую в связь вносит ковалентное взаимодействие (см. Ковалентная связь). Эти металлы имеют кубическую объёмно-центриров. структуру иди гексагональную плотную упаковку атомов. [c.107]

Для того чтобы иметь наиболее высокий удельный модуль упругости материала, требуется не только большая доля ковалентной связи в твердом состоянии, но одновременно низкая плотность. Промышленные металлы, такие, как алюминий, кобальт, медь, хром, железо, магний, никель и титан, имеют удельный модуль упругости в пределах 1,3—3,5 X 10 см. Органические полимеры имеют обычно гораздо меньшие величины удельного модуля. К сожалению, материалы с высоким удельным модулем, например бор и карбиды, не могут быть использованы для изготовления крупногабаритных инженерных конструкций. Более того, они очень хрупки, и поэтому очень чувствительны к трещинам и дефектам, что не позволяет их применить в крупных сечениях. Действительно, материалы с высоким удельным модулем не могут быть использованы, если одновременно не достигается высокая прочность инн<енерной конструкции. Необходимость сочетания прочности и вязкости при растягивающих нагрузках, [c.12]

Если гипотеза Картледжа верна, то эффективность пассивирующих ионов должна зависеть от величины положительного заряда центральных атомов. Пертехнат-ион, имеющий семь положительных зарядов, должен оказаться более эффективным ингибитором, чем хромат-ион, имеющий шесть положительных зарядов. Исходя из этой гипотезы, можно было бы объяснить, почему сульфат-ион, имеющий одинаковое строение с хромат-ионом, не является ингибитором коррозии. В сульфат-ионе электроны серы спарены с электронами окружающих его атомов кислорода и образуют ковалентную связь. В результате этого центральная область иона почти электрически нейтральна. Однако, как уже указывалось, связь ингибиторов с поверхностью металла осуществляется не через центральный атом. [c.69]

Частицами, образующими кристалл,, могут быть разноименно заряженные ионы (как в каменной соли), положительно заряженные ионы (как в металлах), нейтральные атомы одного и того же элемента (как в алмазе), нейтрал1>ные атомы различных элементов (к к в карборунде), молекулы (как в, кристаллах льда). Соответственно, по характеру сил притяжения различают ионную, металлическую, ковалектную и межмолеку-лярную (ван-дер-ваальсову) связь. В металлах валентные электроны свободно перемещаются в решетке, образуя электронный газ . Сила притяжения в случае металлической и ковалентной связи объясняется обменным взаимодействием валентных электронов и носит существенно квантовомеханический характер. Сиды отталкивания во всех случаях — квантовомеханического происхождения. [c.32]

Вначале предполагалось, что этот механизм объясняет первоначально отрицательный температурный коэффициент в цинке, кадмии и возможно ртути [363], но, возможно, развитые ковалентные связи в этих жидкостях невозможны, особенно когда р /рй>1. Объяснение Займана [304], основанное на температурной зависимости а (К), более применимо и может быть качественно использовано для объяснения свойств некоторых интерметаллических соединений в жидком состоянии. Однако у некоторых чистых металлов, которые имеют отрицательный аь, ясно выражен признак аномальной структуры в жидком состоянии (см. раздел 1) это обычно металлы, имеющие в твердом состоянии гомео-полярную связь, так что хочется предположить, что вклад в отрицательный аь может исходить от разрушения ковалентной связи, наступающего при повышении температуры жидкости. Возможно, что аномальная структура при низких температурах у жидкой ртути имеет свое значение [44]. В таких случаях значение ах, должно становиться положительным, как только разрушатся все гомеополярные связи (этого не наблюдается), и, очевидно, увеличение концентрации отрицательных носителей тока при повышении температуры сказывалось бы на коэффициенте [c.117]

Кроме металлических связей, направленных, вдоль <111>, в решетке ванадия существуют ковалентные связи, возникающие благодаря спиновому расщеплению и перекрытию остовных Зр -оболО-чек вдоль направлений <100>. И в этом случае симметрия р -ор-биталей определяет направленность межатомных связей и кристаллическую ОЦК структуру ванадия. Ковалентные связи в ОЦК металлах вносят определённый вклад в энергию решетки ОЦК металлов, возрастающий при переходе от щелочных металлов к хрому, молибдену и вольфраму. [c.28]

Валентные углы равны 60° для металлических связей в плотных кубических и гексагональных структурах, 70,5° между восьмью металлическими связями вдоль <111> в ОЦК структурах и 90° между шестью ковалентными а-связями в ОЦК решетках К2 = 6). Последние связи — одинарные а-типа, а все металлические связи — резонансного типа, в которых участвуют валентные электроны, приходящиеся на одну связь. Важную роль в формировании кристаллической структуры металлов играют внешние электроны атомных остовов. Число и симметрия спиноворасщепленных р (а )-орбиталей обусловливают ОЦК координацию атомов и возникновение ковалентных связей в направлениях <100>. Отсутствие спинового расщепления р ( )-оболочек означает сферическую симметрию такой невозбужденной оболочки, приводящую к плотной упаковке. [c.36]

Предлагаемая вниманию читателей книга Атомное строение металлов и сплавов является первым из этих выпусков ). Она состоит из пяти глав, в которых рассматриваются основы теории металлического состояния. В первой главе изложены электронная структура атомов, типы межатомной связи, классификация кристаллических структур металлов, аллотропия металлов и их физические свойства, связанные с природой межатомного взаимодействия. Изложение ведется на уровне современных представлений электронной теории металлов. Надо, однако, отметить, что не со всеми положениями автора можно согласиться. В частности, современным представлениям не соответствует утверждение о том, что ковалентные кристаллы являются изоляторами как в твердом, так и в жидком состоянии. Как установлено к настоящему времени, такие ковалентные кристаллы, как кремний и германий, становятся после плавления проводниками, т. е. переходят в металлическое состояние. Некритично излагается также гипотеза Л. Полинга о резонансном характере межатомной связи в металлах переходных групп, в соответствии с которой пять d-орбиталей атомов этих элементов разделяются на две группы — связывающие и атомные. Известно, что указанную гипотезу в настоящее время большинство металлофизиков не разделяет. Желающим детальнее ознакомиться с рассматриваемыми в этой главе вопросами можно рекомендовать помимо уже упоминавшихся трудов книгу В. К. Григоровича Периодический закон Менделеева и электронное строение металлов (изд-во Наука , 1965). [c.7]

Обоснование барьерного скачка потенциала в поверхностном слое электрода не требует каких-либо спевдальных допущений, а может быть выведено из факта наличия ковалентных связей между металлом и адсорбционным слоем яа его поверхности.Представления [c.23]

Рассматривается происхождение барьерного скачка потенциала, возникающего в поверхяостнш слое электрода в процессе пассивации металла. Обоснование этого скачка потенциала не требует каких-либо специальных допущений, а может быть выведено из факта наличия ковалентных связей меаду металлом и адсорбционным слоем на его поверхности. Подобный скачок потенциала возникает при пассивации металла как в отсутствие, так и при наливши на нем фазовой окисной пленки. [c.128]

Большое число покрытий может быть получено в стеклообразном, квазистеклообразном, аморфном и квазиаморфном состояниях при конденсации паров в вакууме на нейтральной подложке. Таковы, например, конденсаты серы, селена, сурьмы, теллура, германия, кремния и многих соединений с ковалентными связями. В условиях глубоких низких температур тонкие аморфные пленки см) образуются даже из металлов. Однако эти пленки неустойчивы и при определенной для данного металла температуре переходят в кристаллическое состояние. Температуры перехода пленок из аморфного (А) в кристаллическое (К) состояние для некоторых металлов даны ниже [2] [c.179]

Особенность лантаноидов цериевого ряда (от Ьа до Рт) — их структура со смешанным расположением рядов АВАСАВ.. . и наличие низкотемпературных модификаций г. ц. к. и г. п. Это свидетельствует о том, что ковалентные связи в этом случае выражены слабо. Вместе с тем энергия у у этих металлов, вычисленная по значениям Р, сравнительно небольшая 80— 90 эрг см [263]. [c.189]

Известно, что склонность к образованию нитратокомплексов проявляют лишь нитраты с ковалентной связью между металлом и нитпрогруипой (в безводном состоянии). Так, например, нитраты 2п и Hg(И) являются ковалентными соединениями и дают аддукт с N204, в то время как ионный нитрат кадмия кристаллизуется в виде простой соли. Нитраты щелочных металлов также не образуют аддуктов с N204, в то время как нитраты переходных металлов часто образуют комплексы. [c.45]

Наиболее важным для природы и свойств карбидных И нитридных фаз, обладающих металлическими свойствами, является то, что они образуются только на основе переходных металлов, что оказывает большое влияние на межатомные связи. Из-за недостроенной электронной d-оболочки атомы этих металлов обладают повышенной способностью присоединять к себе электроны от атомов взаимодействующих с ними углерода или азота. Можно полагать, что в карбидных и нитридных фазах между атомами неметалла и металла возникают ковалентные связи. Одновременно металл присоединяет от неметалла электрон, о чем свидетельствует уменьшение в большинстве карбидов атомного радиуса углерода по сравнению с его исходным значением. Результатом этого сложного межатомного взаимодействия является, по-видимому, изменение свободной энергии при образовании карбидов и увеличение прочности межатомной связи у карбидов по сравнению с соответственными металлами. Об этом свидетель-спвует, например, больший модуль упругости, а частично — и более высокая температура плавления тугоплавких карбидов, чем образующих их металлов. В свою очередь большая прочность межатомной связи в их решетке определяет наиболее важные свойства карбидов — их твердость и стойкость. [c.566]

Адсорбционная же теория получила поддержку на том основании, что большинство металлов, относящихся к пассивным по первому определению, — переходные металлы периодической системы, т. е. они содержат электронные вакансии или непарные электроны в d оболочках атома. Наличие непарных электронов объясняет образование сильной связи с компонентами окружающей среды, особенно с О2, который также содержит непарные электроны. Вследствие этого, кроме ионной связи, имеется парная электронная или ковалентная связь. Переходные металлы к тому же имеют высокую теплоту сублимации по сравнению с непереходными металлами. Это свойство благоприятствует адсорбции окружающей среды, так как атомы металла стремятся остаться в своей решетке, тогда как образование окисла требует, чтобы атомы металла покинули свою решетку. Высокие энергии адсорбции О2 на переходных металлах соответствуют образованию химической связи и поэтому такие пленки называются хемосорбиро-ванными в противоположность пленкам с более низкой энергией, которые называются физически адсорбированными. На непереходных металлах, например Си и Zn, окислы образуются немедленно, и хемосорбированные пленки, имевшиеся на поверхности металла, не могут долго существовать. На переходных металлах существование хемосорбированных частиц значительно продолжительнее. Однако все хемосорбированные пассивные пленки реагируют во времени с металлом, который покрывается такими соединениями, как, например, окислы, и соединения менее ответственны за пассивность, чем метастабильные хемосорбированные пленки, которые образовались вначале и продолжают образовываться на испытываемом металле в порах окисла. [c.70]

Зонная структура алмаза. Несмотря на важность этого вопроса, работ по количественному рассмотрению ковалентных связей в кристаллах практически не имеется. Причина этого, как мы упомянули в 97, заключается в том, что простейшие атомы, образующие валентные кристаллы, имеют так много валентных электронов, обусловливающих главным образом связь в кристалле, что вычисления становятся много сложнее, чем в случае простых металлов или солей. Имеется работа по полуколичественному исследованию зонной структуры алмаза и качественному рассмотрению наиболее пригодной формы функции Г айтлера-Лондона для атома в валентном кристалле с тетраэдрическим расположением ближайших соседей. Это рассмотрение применяется главным [c.480]

Металлические атомные радиусы переходных металлов, как правило, меньше, чем металлические атомные радиусы непереходных металлов, что отражает большую прочность связи в металлах переходных элементов. Эта особенность обусловлена тем, что металлы переходных групп и ближайшие к ним в периодической системе металлы имеют электронные -оболочки, а электроны в -состояниях могут принимать участие в образовании химической связи. Упрочнение связи может быть связано отчасти с появлением ковалентной составляющей связи и отчасти с ван-дер-ваальсовым взаимодействием ионных остовов. В кристаллах железа и вольфрама, например, электроны в -состояниях вносят существенный вклад в энергию связи. [c.56]

Точные значения энергии гибридизованных связей в настоящее время вычислить не удалось. Однако порядок этих величин можно оценить по теплоте плавления и испарения металлов. При наличии у переходных металлов в твердом состоянии гибридизованных ковалентных связей в процессе плавления, вероятно, не происходит полного разупорядочения, а по аналогии с силикатами у них нарушается только дальний порядок. При этом должны быть разорваны связи, ответственные за создание определенного типа кристаллической решетки. Однако, в связи с тем что при предпла- [c.20]

Приведенные выше простые модели для ионной и ковалентной связей хорошо описывают, по крайней мере качественно, многие особенности связей в твердых телах, в то время как попытки описать простыми методами металлическую связь оказались намного менее успешными. Связь в металле следует рассматривать с учетом всех атомов твердого тела как целого, считая, что валентные электроны всех атомов принадлежат всему кристаллу. Многие свойства металлов можно объяснить с помощью теории свободного электрона Друдэ, соглас- [c.14]

НО которой положительно заряженные ионы металла образуют кристаллическую решетку, и эта решетка погружена в электронный газ , заполняющий весь кристалл устойчивость системы обусловлена электростатическим взаимодействием между ионами и электронами. Металлическую связь можно считать до некоторой степени подобной ковалентной связи. В натрии, например, каждый атом отдает только один валентный электрон из 35-оболочки, и структура кристалла такова, что каждый атом окружен восемью соседними. Ковалентная связь может быть образована с любым из них обобществлением валентных электронов от двух атомов, но при этом заполняется только одна четвертая часть внешней валентной оболочки. Однако, если связь каждой пары рассматривать только частично насыщенной с обобществлением во времени данного валентного электрона с электронами каждого из восьми возможных ковалентно связанных соседних атомов, такую модель можно считать качественной моделью металла. Важно заметить, что в металлах, в отличие от веществ с ионной и ковалентной связями, валентные электроны дело-кализованы. Более удовлетворительное описание металлической связи приведено в гл. 2, где эта связь рассматривается с позиций квантовой теории. [c.15]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...