Ковалентные кристаллы сравнение с ионными кристаллами

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]

Изложенные выше грубые теории когезионной энергии в молекулярных и ионных кристаллах дают столь хорошие результаты главным образом потому, что конфигурация валентных электронов в этих твердых телах не испытывает существенных искажений по сравнению с их конфигурацией в изолированных атомах (молекулярные кристаллы) или ионах (ионные кристаллы). Это не справедливо в случае ковалентных кристаллов и металлов, распределение валентных электронов в которых значительно отличается от существующего как в изолированных атомах, так и в изолированных ионах этих веществ. Следовательно, для расчета когезионной энергии подобных твердых тел нельзя ограничиться вычислением классической потенциальной энергии системы слабо или почти не деформированных атомов или ионов, образующих определенную кристаллическую структуру. Даже простейшие расчеты должны теперь включать в себя вычисление уровней энергии валентных электронов в присутствии периодического потенциала ионных остовов. [c.39]

Крепится на ребре или вершине кристалла. Количество выделяющейся при этом энергии зависит от геометрического положения участка, на котором происходит присоединение нового атома. Кроме того,- величина энергии зависит от типа связи в кристалле, а относительные изменения этой энергии в зависимости от того, к каким элементам поверхности присоединяется атом, могут оказаться совершенно различными для кристаллов с различным типом связи. Так, в ионных кристаллах энергия присоединения больше на выступах, углах и ребрах, так как эти места особо благоприятны для электростатического взаимодействия между ионами противоположного заряда силы отталкивания при этом по сравнению, например, с гладкой поверхностью минимальны. Для кристаллов с ковалентной связью наблюдается обратное соотношение энергия присоединения минимальна на выступах, вершинах и ребрах кристалла, поскольку в этих местах минимально число возможных ковалентных связей. На рост кристалла существенное влияние может оказывать процесс поверхностной диффузии. Наконец, примесные атомы, адсорбируясь на поверхности и мешая перемещению (росту) ступенек, могут существенным образом влиять на рост кристаллов. [c.202]

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]

Сравнение фиг. 19.2 и 19.5 позволяет обнаружить серьезное различие распределений заряда в ионных и ковалентных кристаллах в Na l плотность электронов вдоль линии, соединяющей ближайших соседей, падает ниже 0,1 электрона на 1 А , тогда как в алмазе, самом ярком представителе ковалентных кристаллов, она ве ниже 5 электронов на 1 А . [c.21]

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]

Большее практическое значение (по сравнению с рассмотренными) имеют иониты, параметры кристаллической решетки которых могут изменяться в известных интервалах. Примером пространственной структуры кристаллической решетки ионитов такого типа может служить решетка, образованная рядом наложенных друг на друга чередующихся плоскостных структур двух различных типов. Плоскости одного типа образованы группами атомов (обычно Si04 или AIO4), связи между которыми являются ковалентными. Отдельные такие плоскости связаны ограниченным числом также ковалентных связей (через атомы кислорода). В пространстве между указанными плоскостями находятся ионы, заряд которых противоположен по знаку заряду плоскостей (совокупность этих ионов образует плоскость второго типа). Ионы могут мигрировать в образуемом ими плоскостном элементе и замещаться другими ионами (того же знака заряда). Изменение при этом величины заряда и радиуса ионов приводит лишь к изменению расстояния между плоскостными элементами первого типа, но не к разрушению кристаллической решетки. В плоскость, образуемую мигрирующими ионами, могут внедряться также молекулы воды, приводя к соответствующему увеличению параметров кристаллов в направлении оси, перпендикулярной указанным плоскостям. Своеобразие структуры объясняет высокую скорость диффузии ионов в твердой фазе ионита. Такая структура (и подобные ей) характерна для многих минеральных ионитов. [c.173]

Все атомы, ионы и молекулы испытывают слабое взаимное притяжение друг к другу, которое обусловлено силами Вап-дер-Ваалъса, однако в большинстве кристаллов эти силы весьма малы по сравнению с другими более значительными силами, обусловленными ионной или ковалентной связью. Тем не менее силы Ван-дер-Ваальса играют важную роль при образовании структур инертных и двухатомных газов в твердом состоянии (где они оказываются единственными силами, удерживающими атомы или молекулы в кристалле), а также в некоторых анизотропных кристаллах, например у селена (фиг. 6, б), где с их помощью осуществляется связь в определенных кристаллографических направлениях. Источником сил Ван-дер-Ваальса является поляризационный эффект, вызываемый влиянием поля электронов, движущихся вокруг ядра данного атома, на движение электронов вокруг ядра соседнего атома. В анизотропной молекуле этот эффект может привести к возникновению постоянного дипольного момента, однако в симметричных конфигурациях (например, в кристаллах твердых инертных газов) возникновения результирующего дипольного момента не наблюдается, поскольку поляризационные эффекты синхронизируются с непрерывно изменяющимися полями в соседних атомах. Вклад щл Ван-дер-Ваальса в энергию решетки и определяется выражением [c.24]

Физические механизмы высокотемпературной ползучести имеют универсальное значение для всех классов кристаллических тел — металлов, ионных и ковалентных соединений и кристаллов инертных газов. Соответственно книга адресована не только геофизикам и геологам, но и всем, кто интересуется физическим материаловедением. По сравнению с монографией, вышедшей во французском оригинале в 1976 г., а в- русском издании в 1982 г. настоящая работа Ж.-П. Пуарье претерпела заметные изменения. По "существу мы имеем дело с новой самостоятельной книгой, которая отражает прогресс в физическом материаловедении за последнее десятилетие. Единственное, что объединяет обе книги, — это очень привлекательный стиль. В книге дан глубокий физический анализ очень многих сложных явлений, сопровождающих высокотемпературную ползучесть. Написана она лаконично. Ясность и простота, с которой эти вопросы изложены, свидетельствуют о высоком профессиональном уровне автора. Некоторые проблемы, затрону- [c.5]

Индукционные силы притяжения, связанные с поляризацией адсорбированных молекул полем твердого тела, очень малы по сравнению с сильной кулоновской связью, рассмотренной в следующем пункте. Однако этими силами нельзя пренебрегать, когда хемосорбция и кулоновские взаимодействия отсутствуют. Главная проблема заключается в определении электростатического поля над поверхностью твердого тела. Грин и Зейватц [32] оценили энергию индукционного взаимодействия криптона с поверхностью (111) германия, она оказалась равной 0,8 ккал/моль. По всей вероятности, этот порядок величины характерен для всех ковалентных поверхностей. Свойства поверхности ионных полупроводников в этом отношении схожи с таковыми для ще-лочно-галоидных кристаллов, для которых поле над поверхностью можно весьма легко рассчитать (см. приложение В). Так, например, атом криптона над положительным ионом плоскости (100) решетки Na l находится в электростатическом поле 10 В/см, которое с учетом поляризуемости кристалла, равной 2,46 10-2 дает ф/ = 0,02 ккал/моль. [c.171]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...