Электронная плотность в ионных кристаллах

Рассмотренные выше типы связи в кристаллах реализуются в тех случаях, когда все электроны распределены по замкнутым оболочкам, локализованным в окрестности ядер, электронная плотность в межионном пространстве весьма мала, и взаимодействие между ионами можно рассматривать как взаимодействие между заряженными сферами (точками), либо диполями. [c.38]

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]

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]

Нужно также хорошо определить прямое взаимодействие между валентными электронами, о можно сделать самосогласованным образом, многократно возвращаясь к занятым состояниям, или приближенно с помощью теории возмущений, как это будет описано в 4 гл. П1. Проблема возникает при определении обменного взаимодействия между валентными электронами. Если бы мы захотели учесть его в приближении Хартри — Фока, мы бы встретились с трудностями, о которых уже говорилось выше. Если мы вовсе им пренебрежем, мы получим потенциал, существенно отличающийся от того, который был использован в расчетах для свободного атома. Как мы уже указывали, электронная плотность в кристалле приближенно равна суперпозиции плотностей электронов в свободных атомах, поэтому прямой кулоновский потенциал в окрестности одного атома близок к потенциалу, действующему в данной точке со стороны всех электронов, в то время как при расчетах для свободного атома мы не учитываем потенциала, создаваемого именно рассматриваемым электроном. Таким образом, если мы учтем только прямое парное взаимодействие, мы фактически будем считать, что валентный электрон видит в кристалле нейтральные атомы, в то время как в свободном атоме он видит заряженные ионы. [c.93]

Рассмотрим для простоты простой ионный кристалл. Электронные оболочки ионов в таком кристалле похожи на электронные оболочки, характерные для атомов инертных газов, так как атомы, из которых образуется ионный кристалл, достраивают свою внешнюю валентную оболочку до полностью заполненной, присоединяя недостающие электроны (анионы) и отдавая их (катионы). Такой переход электронов оказывается энергетически выгодным (приводит к уменьшению полной энергии системы). Можно ожидать поэтому, что распределение электронной плотности для каждого иона в ионном кристалле будет приближенно обладать сферической симметрией, как у атомов инертных газов, хотя эта симметрия и может несколько нарушаться в области соприкосновения соседних ионов. Этот вывод подтверждается рентгеновскими данными. Так как электрическое поле иона имеет сферическую симметрию, то ионная связь не обладает направленностью. Кроме того, ионная связь не обладает и свойством насыщаемости. [c.30]

В ионных кристаллах наблюдается поляризуемость ионов большие ионы могут деформироваться под действием соседних меньших ионов (рис. 2.9). Например, маленький катион и большой анион. Маленький катион отталкивает ядро большого аниона и при этом индуцирует перераспределение заряда на ближайшей к нему стороне аниона. Вследствие этого плотность собственного электронного облака с этой стороны катиона становится меньше. В результате расстояние между центрами ионов уменьшается по сравнению с расстоянием между недеформиро-ванными ионами. Сферическая форма аниона нарушается из-за более или менее заметного перекрытия электронных облаков различных ионов в направлениях их ближайших соседей, и центры тяжести отрицательных и положительных зарядов аниона перестают совпадать. Величина этого эффекта характеризуется поляризуемостью иона (аниона), которая равна отношению индуцированного дипольного момента /х (/i = Zed, где Ze — перемещаемый заряд, d — длина диполя, Z — номер элемента в таблице Менделеева) к напряженности электрического поля, создавае- [c.31]

Одной из важнейших характеристик химических элементов, участвующих в образовании химической связи, является размер атома (иона) с его увеличением прочность межатомных связей снижается. Размер атома (иона) принято определять величиной его радиуса или диаметра. Так как атом (ион) не имеет четких границ, то понятие атомный (ионный) радиус подразумевает, что 90-98 % электронной плотности атома (иона) заключено в сфере этого радиуса. Знание величин атомных (ионных) радиусов позволяет оценивать межъядерные расстояния в кристаллах (то есть структуру этих кристаллов), так как для многих задач кратчайшие расстояния между ядрами атомов (ионов) можно считать суммой их атомных (ионных) радиусов, хотя такая аддитивность приближенна и выполняется не во всех случаях. [c.52]

Различают неск. видов П. Электронная П. обусловлена смещением в поле Е электронных оболочек относительно ат. ядер ионная П. (в ионных кристаллах) — со смещением в противоположных направлениях разноимённых ионов из положения равновесия атомная П. обусловлена смещением в молекуле атомов разного типа (она связана с несимметричным распределением в молекуле электронной плотности). Температурная зависимость этих видов П. слабая с ростом темп-ры П. неск. уменьшается. [c.577]

Функции Блоха фк(1 ) являются системой одночастичных функций для электронов, которые применимы к кристаллу с фиксированными в положениях равновесия ионами. Эти функции можно определить в приближении Хартри или приближении Хартри—Фока, в которые включены эффекты обмена электронами. Здесь используется еще более простое приближение и предполагается, что плотность валентных электронов однородна и эффективный потенциал F(r), в котором движутся электроны, таков, что заряд ионов в положении равновесия скомпенсирован однородным отрицательным зарядом. Если w(r—Rj)—потенциал иона в состоянии равновесия R , то [c.758]

МЕТАЛЛИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ образуется между атомами, валентные электроны которых слабо связаны с ядром. Экспериментально показано, что электронная плотность валентных электронов в металлах равномерно распределена по объему кристаллов. Это дало основание представить структуру таких кристаллов в виде ионного остова, погруженного в газ из коллективизированных валентных электронов. Взаимодействие электронов такого газа с ионами компенсирует силы отталкивания между ионами. [c.10]

Разрушение ионных кристаллов в узле решетки, соответствующем вакансии положительного иона (положительная дырка ) Электронная эмиссия при разрушении твердых тел, нарушении контакта между фазами с различной электронной плотностью, а также при кавитации и трении [c.350]

В примесном полупроводнике и-типа атом примеси (донор) D ионизуется в ходе реакции D D+ е, причем освобождается электрон проводимости е. Считая кристалл с примесью атомов D и ионов D+ идеальным разбавленным твердым раствором, а электроны проводимости — идеальным газом, вывести на основе термодинамического рассмотрения формулу для равновесной плотности электронов проводимости. [c.249]

Твердые диэлектрики, представляющие собой ионные кристаллы с плотной упаковкой частиц, обладают электронной и ионной поляризациями и имеют величину диэлектрической проницаемости, лежащую в широких пределах. Температурный коэффициент диэлектрической проницаемости ионных кристаллов в большинстве случаев имеет положительное значение вследствие того, что при повышении температуры наблюдается не только уменьшение плотности вещества, но и возрастание поляризуемости ионов, причем влияние этого фактора [c.49]

В кристаллах с ковалентной связью (гомеоиоляриой) валентные электроны обобществлены соседними атомами. Этот тип связи характеризуется высокой электронной плотностью между ионами и резкой нанрав-ленностью. Наир., атомы С соединяются друг с другом или с др. атомами так, что четыре их связи (четыре валентные электрона) располагаются в пространстве определенным образом (см. Алмаза структура). [c.116]

Энергию электрон-электронпого взапмодействпя Uf можно представить [17] как результат взаимодействия неоднородного вклада в электронную плотность в кристалле с потенциалом, создающим отличие кристаллического потенциала от исходного потенциала системы ионов Вводя формально функцию, ха- [c.20]

Рис. 2. Распределение электронной плотности на ЛИВИИ связи между атомами в кристаллах а — ковалент-нан связь (алмаз С), пунктирная линия — электронная плотность валентной пары электронов 6 — ионная связь (Na l), пунктирная линия — область внешних электронных орбит в — металлическая связь (А1), пунктирная линия — плотность электронов в межатомном пространстве.

ПАЙБРЛСА переход структурный фазовый переход металл — диэлектрик в кеаэиодномерных соединениях, при к-ром формируются периодич. в пространстве смещения ионов из их положения равновесия в метал-лич. фазе. Смещения сопровождаются перераспределением электронной плотности (см. Волки зарядовой плотности [1, 3]). В квазиодномерных кристаллах с цепочечной структурой атомов (или молекул) электроны проводимости свободно двигаются вдоль цепочек из-за хорошего перекрытия волновых электронных ф-ций соседних атомов в цепочке, но движение электронов между цепочкалш затруднено /4]. [c.520]

Обнаружение ямок (точек) травления в микроструктуре, в местах выхода дислокации напов-ерх-ность шлифа, где находится. несовершенная область решетки, легче поддающаяся травлению, является также доказательством существования дислокаций как у металлов, так и у ионных кристаллов. Преимуществом этого метода является возможность обнаружения и исследования дислокаций не только при помощи электронного, но и обычного металлографического микроскопа. Особенно удобны здесь для исследования кристаллы фтористого лития LiF, у которых как у ионных кристаллов наблюдается высокое совершенство строения и малая плотность дислокаций — около 5 10 на 1 сл , а также возможность легкого скалывания по плоскостям (100) без образования норых дислокаций., [c.33]

При образовании из газов жидкости или твердого тела атомы сближаются, внешние орбитали атомов обобществляются, образуя разрешенные энергетические зоны. Электроны перераспределяются по обобществленным орбиталям таким образом, чтобы иметь минимальную энергию. Если энергии внешних атомных орбитапей сближающихся атомов сильно различались, то перераспределение электронов между обобщественными орбиталями приведет к тому, что электронная плотность будет максимальна вблизи атомов, имевших низко расположенные неполностью заполненные атомные орбитали. В результате образуются ионные кристаллы, состоящие из положительно и отрицательно заряженных ионов. Например, так происходит при образовании щелочно-галоидных кристаллов. Роль доноров электронов при этом играют атомы щелочных элементов, роль акцепторов — атомы галогенов (фтора, хлора, в меньшей степени — брома). Хорошим акцептором электронов является также атом кислорода, более слабым — серы. В общем случае донорная или акцепторная способность атомов характеризуется электроотрицательностью по Полингу [12] и определяется радиусом атомов, зарядом ядер, межэлектронным оттап-киванием и запретом Паули. [c.5]

Ряд самосогласованных расчетов по методу функционала локальной плотности с использованием функций Грина был недавно выполнен и для полупроводников. Расчеты относились к вакансиям в кремнии, алмазе, арсениде и фосфиде галлия, а также к таким примесям замещения, как водород, углерод, азот или кислород (рис. 1). Все эти дефекты служат причиной появления локализованных состояний в запрещенной зоне полупроводника. Эффекты электронного экранирования, самосогласованно описываемые в рамках функционала локальной плотности, особенно важны в случае более ионных кристаллов (таких, как упомянутые выше соединения галлия) и приводят к тому, что потенциал дефектов сильно локализуется ( на длинах порядка радиуса первой координационной сферы). Расчеты показывают, что такое же или еще большее значение имеют эффекты релаксации решетки вблизи дефекта. Как было установлено Дж. Бараффом с сотрудниками, в случае вакансии в кремнии искажения в значительной степени определяются величиной заряда, локализованного на дефекте. Для этого чам [c.196]

Твердые диэлектрики, представляющие собой ионные кристаллы с плотной упаковкой частиц, обладают электронной и ионной поляризациями и имеют величину диэлектрической проницаемости, лежащую в широких пределах. Температурный коэффициент диэлектрической проницаемости ионных кристаллов в большинстве случаев имеет положительное значение вследствие того, что при повышении температуры наблюдается не только уменьшение плотности вещества, но и возрастание поляризуемости ионов, причем влияние этого фактора сказывается на величине е сильнее, чем изменение плотности. Исключением являются кристаллы, содержащие ионы титана — рутил (Т10г) [c.37]

Модель ЛГГ исходит из представления о связанных.электронах в кристалле. Существует М. п,, к-рое исходит из представления об электронном газе в металле. Напр,, можно заменить действие ионов решетки компенсирующим зарядом но-стояниой плотности и исследовать влияние кулоновского взаимодействия между электронами в электронном газе, Е этом случав гамильтониан системы в представлении вторичнсто киантования имеет вид [c.260]

Из этого следует, что вклад О. в. А падает с увеличением плотности системы. В тяжелом атоме, напр., соответствующий суммарный вклад—порядка 2 % где Ъ — заряд ядра. Наибольшее влияние О. в. оказывает на внешние электронные оболочки атома. Б кристалле, как правило, оно мало существенно для ионных остатков (исключение — явление ферромагнетизма, см. ииже), но весьма важно для явлений, связанных с внешними электронами, ответственными за металлич. связь. В атомном ядре, где параметр теории возмущений порядка единицы, обменные эффекты также играют важную роль. В значит, мере ими обусловлено отличие эффективной массы нуклона в ядре от истинной. Если взаимодействующие тождественные частицы находятся, кроме того, во внешнем поле (поле ядер в молекуле и т. п.), то существование определенной симметрии волновой ф-ции, и, соответственно, определенной корреляции движения частиц влияет на их энергию в этом внешнем поле, что также являотся обменным эффектом . Обычно (в молеку ле, кристалле) это влияние вносит в энергию всей систс МЫ вклад обратного знака по сравнению с вкладом обменного взаимодействия частиц друг с другом. В таком случае обменный эффект может как понижать, так и повышать полную энергию взаимодействия в системе. Эпергетич. выгодность или невыгодность состояния с параллельными спинами ферми-частиц (папр., электронов) зависит от относит, величины этих вкладов. Так, при определении возможности возникновения ферромагнетизма (и антиферромагнетизма) важная роль принадлежит величине тина (1а), 1 = = ([ ,vjF v J,>, носящей название обменного интеграла. Здесь и, V отвечают волновым ф-циям электронов соседних ячеек, а 7, в отличие от (1а), — не потенциал взаимодействия электронов друг с другом, а сумма У = Уе этого потенциала взаимодействия элект- [c.456]

При хранении засвеченного слоя иногда наблюдается регрессия С. ф. и. — его ослабление, в результате чего плотность почернения и коэфф. контрастности, получаемые после проявления, со временем уменьшаются. Особенно подвержено регрессии С. ф.и,, образующееся в толстослойных нластипках ядерными частицами или при действии света па низкочувствительные мелкодисперсные слои. При хранении слоя нроисходит термич. распад центров скрытого изображения путем выделения сперва электронов, а затем ионов Ag+. Наличие па поверхности эмульсионных кристаллов акцепторов электропов ускоряет этот процесс. Существует также окислит, теория регрессии, согласно к-рой ироисходит окисление центров скрытого изображения. [c.551]

Арсенид галлия имеет структуру кубического кристалла ZnS (гл. 1). Рентгеновский структурный фактор отражения (200) зависит от разности атомных факторов рассеяния атомов Са и Аз если бы эти атомы находились в ионных состояниях Са и Аз+, то число электронов у них было бы равным и структурный фактор должен был бы показывать только различные распределения электронной плотности. Если бы Са и Аз находились в нейтральном состоянии, то число электронов у них было бы разным и структурный фактор был бы больше, чем для ионного состояния результаты экс-лериментов см. в работе [26]. [c.139]

Рис. 15.6. Пусть атом с орбитальным моментом == 1 находится в одноосном внутрикристаллическом поле, создаваемом двумя положительными попами, расположенными на оси г. В свободном атоме состояния //и = 1,0 имеют одинаковую энергию, т.е. вырождены. В кристалле атом, если его электронные облака вытянуты по направлению к положительным ионам (как на схеме а), имеет энергию меньшую, чем в случае, когда электронные облака вытянуты вдоль оси X (как на схеме б) или вдоль оси у (как на схеме в), т. е. их оси ориентированы перпендикулярно к оси г. Волновые функнии, которые описывают эти распределения электронной плотности, имеют вид (г), xf(r), у (г) их 1+азывают соответственно рг, рх и р,,-орбиталями. В аксиально-симметричном поле, как легко зa 4eтить, р - и р -орбитали являются вырожденными. Энергетические уровни атома в электрическом поле условно показаны на схеме г пунктирной линией показан уровень свободного атома. Если электрическое поле не обладает аксиальной симметрией, то все три состояния будут иметь различные энергии.

Смотреть страницы где упоминается термин Электронная плотность в ионных кристаллах : [c.103] [c.70] [c.157] [c.596] [c.516] [c.31] [c.411] [c.8] [c.20] [c.415] [c.156] [c.374] [c.469] [c.505] [c.634] [c.650] [c.117] [c.198] [c.267] [c.50] [c.31] [c.173] [c.457] [c.468] [c.696]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...