Связь металлического типа между атомами

Кристаллы металла. Связь между атомами в кристалле металла (в кристаллическом зерне или в монокристалле) имеет особенности, отличающие ее от связи между атомами во всех других кристаллических твердых телах, вследствие чего она носит название Связи металлического типа ). В металлах внешние электроны атомов ввиду слабой их связи с ядрами отрываются от последних и образуют так называемый электронный газ коллективизированные электроны), омывающий положительные ионы, которыми являются атомы, лишенные внешних электронов. Между положительными ионами, с одной стороны, и отрицательно заряженным электронным газом, с другой, имеются большие электростатические силы притяжения. Именно электронный газ объединяет положительные ионы в единое целое — металлическое тело. Положительные ионы металла, кроме сил воздействия со стороны электронно го [c.225]

Металлический тип связи характеризуется тем, что между решеткой из положительно заряженных ионов и окружающими их свободными валентными электронами (электронным газом) возникает электростатическое притяжение. При этом непосредственного соединения атомов друг с другом не происходит, между ними отсутствуют направленные связи. Таким образом, связь металлического типа в металлах и сплавах отличается по своей природе от ионной и ковалентной. [c.87]

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]

Внешняя картина скольжения в монокристалле. В монокристаллическом, например, растягиваемом призматическом, образце скольжение происходит не сразу по всем параллельно расположенным плоскостям, находящимся, если не учитывать наличия дефектов, в совершенно одинаковых условиях. На самом деле из всех них плоскостями скольжения оказываются лишь те, в которых ослабление, в силу наличия дефектов, наибольшее. Между плоскостями скольжения располагаются недеформиро-ванные части кристалла, называемые пачками скольжения. Описанная картина деформации характерна для металлов. Именно в них сочетается высокая прочность с большой пластичностью вследствие описанного выше металлического типа связи между атомами, при котором коллективизированные электроны как бы играют роль смазки, облегчающей скольжение, В ряде случаев картина скольжения несколько более сложна. [c.242]

В настоящее время установлено, что некоторые элементы, например германий и кремний, имеющие ковалентный тип химической связи между атомами в твердом состоянии, после плавления переходят в металлическое состояние. Это происходит за счет разрушения пространственной системы жестких р -гибридных связей и сопровождается увеличением концентрации свободных электронов и координационного числа. Это заключение подтверждено исследованиями электропроводности, плотности и других свойств, а также рентгеноструктурными исследованиями (см. Р е г е л ь А. Р., сб. Вопросы теории и исследования полупроводников и процессов полупроводниковой металлургии , Изд-во АН СССР, 1955 Глазов В. М., Чижевская С. Н., Глаголева Н. Н., Жидкие полупроводники, изд-во Наука , 1967.— Прим. перев. [c.23]

Превращения с изменением типа связи. Если кристаллографические превращения связаны с ясно выраженным изменением характера связи, их следует выделить в от-, дельную группу. Например, между атомами углерода в алмазе имеет ме- сто чисто гомеополярная связь, в то время как в графите появляется высокая доля металлической связи. Олово ниже температуры превращения 18° С имеет неметаллическую модификацию (серое олово), а выще этой температуры металлическую форму (белое олово). Превращения подобного рода протекают обычно очень медленно. [c.166]

Современная теория металлического состояния, начало которой положили работы отечественных ученых А. Г. Столетова, Л. И. Мандельштама и Н. Д. Папалекси, дает возможность объяснить указанные факты. По этой теории атомы металлического вещества представляют собой как бы каркас или решетку, состоящую из положительно заряженных ионов и перемещающихся между ними электронов. Такими электронами являются наименее связанные с ядром внешние валентные электроны, число которых у большинства металлов обычно невелико (один-два). Эта особенность атомного строения металлов обусловливает наличие у них особого типа связи — металлической, состоящей в том, что перемещающиеся между ионами свободные электроны принадлежат не одному какому-либо атому, а являются как бы коллективизированными , принадлежащими многим атомам. [c.96]

При воздействии нормальных и касательных напряжений создаются условия для взаимодействия электронных оболочек и прохождения диффузии. При этом для чистых металлов или сплавов типа твердых растворов эти процессы сводятся к коллективизации электронов, вследствие чего между атомами кристаллической решетки двух тел образуется металлическая связь. [c.323]

Металлическая связь — это связь между положительно заряженными ионами металла, устанавливаемая посредством совокупности валентных электронов, оторвавшихся от атомов. Электронный газ оказывает цементирующее действие на кристаллическую структуру металлов и ответствен за их высокую тепло- и электропроводность. Ненаправленный характер связи объясняет высокую ковкость металлов. Наконец, молекулярная связь имеет место между отдельными молекулами, сцепленными вместе силами электростатического притяжения между разноименными зарядами молекул (силами Ван дер Ваальса). В твердых телах, представляющих для нас интерес, этот тип слабой связи отсутствует. [c.23]

В металлах преимущественным типом химической связи между атомами является металлический тип связи, а в полупроводниках и диэлектриках — ковалентный или ковалентно-ионный и ионно-ковалентный типы связи соответственно. [c.7]

В зависимости от особенностей (определяемых индивидуальной электронной структурой взаимодействующих атомов) сил, действующих между атомами или ионами, в элементарных веществах различают три основных типа химической связи металлическую, ковалентную и молекулярную. Помимо перечисленных в соединениях и твердых растворах возможен ионный тип связи. В веществах, одним из компонентов которых является водород, возможно появление водородного типа связи. Как правило, в реальных материалах одновременно реализуется несколько различных типов связи. Образующаяся в результате связь называется смешанной. [c.24]

Представляет интерес вопрос о том, существует ли в аморфных сплавах типа металл — металл, так же. как в сплавах металл — неметалл, химический ближний порядок. Ведь в аморфных сплавах металл — металл размеры атомов, формирующих структуру, близки и, кроме того, связь между ними — металлическая. Все это может поставить под сомнение эффективность описанных в разделах 3.2.2 и 3.2.3 методов изучения структуры, поскольку непонятно, какова будет точность идентификации структуры ближнего порядка в этом случае. Однако используя некоторые особенности рассеяния нейтронов в сплавах металл — металл удается проследить колебания концентрации компонентов на атомном уровне. Ниже кратко рассмотрены результаты некоторых работ. [c.75]

В твердых растворах внедрения взаимодействие металл—примесь внедрения имеет металлический характер и представляет взаимодействие катионов Ме" , Х" с электронным газом. В соединениях главную роль играют ковалентные связи (карбиды, нитриды) или ионное взаимодействие (окисльг, галогениды) и связь оказывается смешанного ковалентно-ионного или ионно-ковалентного типа, с небольшой долей металлической связи в случае присутствия избыточных электронов металла, образующих направленные металлические связи типа между атомами металла в металлической под-решетке. Металлическая компонента связи и металлические свой- [c.112]

Промежуточная по энергии между сильными (ионной, металлической и ковалентной) и слабой (ван-дер-ваальсовой) связь, называемая водородной, возникает между атомами Н, входящиМ И в ковалентные группировки типа NH или ОН, и электроотрицательными атомами N, О, F, С1, S, причем расстояния между атомом Н и соседними атомами чаще всего бывают неодинаковыми. Поэтому ее типичное изображение АН...В. При взаимодействии атома Н с атомами с большей электроотрицательностью часть электронного заряда Н передается соседям. По данным о дифракции рентгеновских лучей и нейтронов и некоторым другим оценкам, в группе АН атом Н частично ионизован, сохраняя лишь 0,5— [c.113]

Природа металлич. связи та же, что и ковалентной, т. е. обобществление внешних валентных электронов атомов, однако характер локализации этих электронов Hiion — они приблизительно равномерно заполняют всё межатомное пространство, образуя общий электрон-HMii газ , к-рый и осуществляет коллективное взаи.мо-действие с заряженными положительно атомами металла (рис. 2, в). Особый случай — т. н. электронные соединения (фазы Юм — Розери). Расстояние между атомами для трёх осн. типов сильной связи в кристаллах неорганич. соединений — ионной, ковалентной, металлической — составляет 0,15—0,25 нм, оно тем больше, чем больше электроновв атомах, образующих связь (т. е. чем больше их атомные номера Z). [c.516]

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]

Рассмотрим теперь механизм мартенситного превращения в аспекте электронного строения. Свободный атом железа имеет внешнюю электронную конфигурацию 3d 4s (рис. 31, а) с четырьмя неспаренными электронами, создаюш.ими магнитный момент на атоме. При сближении атомов железа происходит возбуждение и перекрытие самых внешних 45-орбиталей, имеющих форму сферических s-оболочек. Возникающие по кратчайшим направлениям между ядрами соседних атомов перекрытия, где концентрируются 45-электроны, представляют сильные металлические связи, образующиеся с выделением энергии. Из принципа минимума свободной энергии число металлических связей каждого атома с соседями в конденсированной системе должно быть максимальным и, следовательно, при отсутствии связей другого типа должна быть устойчива плотная ГЦК упаковка у-железа (К = 12). В ней остовная оболочка 3(Р образована тремя парами электронов с антипараллельными спинами пары электронов связаны внутри своего атома (рис. 31, б) и не способны поэтому образовывать связи с соседними атомами. Отсутствие неспаренных d-электронов в ГЦК -фазе подтверждается ее парамагнетизмом [581. [c.70]

В сверхпроводящих карбидах, нитридах, окислах, сульфидах, имеющих кубическую структуру типа Na l, избыточные rf-электро-ны металла взаимодействуют с атомами металла, несущими положительный заряд и имеющими d-состояния. Электронные металлические связи не могут возникать с анионами С , N , 0 , которые отталкивают электроны и не имеют d-состояний. Следовательно коллективизированные электроны в кубических карбидах, нитридах и окислах образуют металлические связи между соседними атомами металла в металлической подрешетке (см. рис. 34). Эти связи направлены вдоль <110>, что отвечает 2 Симметрии. Каждый атом металла связан с 12 ближайшими металлическими атомами электронными мостиками, образованными перекрывающимися четырехлепестковыми dxy, dxz, di/г-орбиталями (см. рис. 34). Металлические связи между атомами металлической подрешетки вдоль <П0> имеют длину du а ]/2/2, а ковалентные а-связи короче ( ков а/2). Кроме того, ковалентная а-связь осуществляется [c.92]

В последующих двух главах изложены вопросы структуры и свойств твердых растворов и промежуточных фаз. В них приводится описание основных типов твердых растворов, анализируются факторы, влияющие на способность металлов к образованию твердых растворов, рассматриваются процессы возникновения дальнего и ближнего порядков, дается анализ кристаллической и электронной структур основных типов промежуточных металлических фаз. В свое время эти вопросы были достаточно подробно освещены в нашей литературе [2]. В настоящей книге структура и свойства различных фаз рассмотрены на основе более современных теоретических представлений. Не все вопросы изложены здесь достаточно глубоко. Недостаточно освещены, в частности, структура и свойства промежуточных фаз внедрения, играющих важную роль в технике. Нельзя согласиться с тем, как Дж. Верник трактует природу сил связи в этих фазах. В соответствии с его концепцией связь между атомами металла и метал-лоида носит ковалентный характер. Я. С. Уманским было деталь-Ж азра отано представление о преимущ венно металди ском [c.8]

КО, наличие в кристаллах различных элементов только одного вида связи можно считать скорее исключением, чем общим правилом. Таким исключением являются некоторые элементы (но не все) подгрупп IA, IVB и О, в структуре которых связь между атомами соответственно металлическая, ковалентная и вандерваальсова. Ионная связь по своей природе требует наличия двух или более видов ионов (положительных и отрицательных), и поэтому в кристаллах чистых элементов не встречается. Однако у многих интерметаллических соединений имеет место наложение ионной и металлической связей. Кроме того, в молекулах галогеноводородов предполагается наличие резонанса между ковалентным и ионным типами связи. Часто даже трудно четко установить, какие из типов связи имеются в данном кристалле. [c.28]

Вклад электройной теплоемкости необходимо также учитывать при рассмотрении структуры элементов, расположенных в начале лантанидного и актинидного рядов у которых энергии уровней ns, п — )d и (и — 2)/ почти одинаковы. Однако из-за сложности электронной структуры указанных элементов количественные расчеты энергии пока не проведены. Кисслинг [2] высказал предполол ение, что тенденция к образованию структур с различной последовательностью чередования плотноупакованных плоскостей, наблюдаемая у редкоземельных элементов, может быть связана с проявлением поляризационных сил, возникающих за счет взаимодействия между незаполненными 4/-уровнями. С понижением температуры влияние этих сил уменьшается, в результате чего у редкоземельных элементов возможно образование более характерных для металлов структур. В противоположность редкоземельным элементам у актинидов при высоких температурах образуются типичные металлические структуры, но наличие сложных структур при низких температурах указывает на то, что при этом характер связи между атомами не является чисто металлическим. Такой переход от металлического типа связи к более ковалентному при понижении температуры наблюдается также у марганца и олова. Плутоний может служить н аиболее яркой иллюстрацией этого, так как он имеет шесть различных модификаций. Однако, несмотря на отмеченную выше закономерность, связанную с усилением металлических свойств актинидов при повышении температуры, у б- и б -модификаций плутония, построенных на базе кубической гранецентрированной решетки, наблюдается наличие отрицательного коэффициента термического расширения, а также высокого удельного электросопротивления. Кроме того, при переходе от менее металлических к более металлическим модификациям плутония наблюдается заметное изменение атомного объема и соответственно плотности. [c.38]

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]

Из рис. 66 видно, что наличие в железе и никеле серы, вызывающей сильное охрупчивание границ зерен при механических испытаниях приво-дит к VoMy, что заряд электронов, локализованный вблизи атома примеси, намного больше, чем у ближайшего атома металла. Это означает, что "опасная" примесь ведет себя как сильно электроотрицательная по отношению к металлу, и между атомом серы и ближайшим металлическим атомом М 1) или М 2 ) возникает гетерополярная связь, типа ионной. Это видно по разделению четвертого контура (Л в N 48 и Fe4S на два — вблизи примеси и вблизи растворителя. "Отток" к примеси значительной части электронов от атомов М 1) wM[2) означает, что ослабл 1ет-ся связь этих атомов с более далекими от примеси атомами металла. Прямое подтверждение последнего эффекта получено [ 190] при расчете распределения плотности всех валентных электронов р Сг) = = (Г) в более крупном кластере 5 (N is S). Результаты показаны [c.161]

Другой формой взаимодействия между веществами, входящими в состав сплава, является образование твердых растворов. В твердом растворе так же, как и в чистых металлах, атомы в пространстве расположены закономерно, образуя кристаллическую решетку. Этим они и отличаются от жидких растворов. В твердом растворе одно из входящих в состав сплава веществ сохраняет присущую ему кристаллическую решетку, а второе вещество, утратив свое кристаллическое строение, в виде отдельных атомов распределяется в кристаллической решетке первого. Первое вещество является растворителем, авторов — растворимым. В зависимости от характера распределения атомов растворимого элемента различают твердые растворы внедрения, замеш,ения и вычитания. Независимо от типа твердого раствора общим для них яляется то, что они однофазны и существуют в интервале концентраций. Для твердых растворов характерен металлический тип связи. [c.144]

Для халькогенидов -переходных металлов характерно наложение нескольких типов химической связи ковалентной — между атомами халькогенов, металлической н ионной — между атомами металлов, с одной стороны, и атомами или группами атомов халькогена, с другой. Большинство соединений имеют высокие температуры нлавления, уменьшающиеся в ряду 5 — 5е — Те. [c.6]

В некоторых случаях в сплавах могут появиться кристаллы, не похожие по виду и свойствам на кристаллы исходных компонентов и обладающие своей кристаллической решеткой. Такие образования называются п р о-межуточными фазами. Промежуточные фазы могут иметь как строго постоянный, так и переменный состав. Связи между атомами в промежуточных фазах могут быть металлического типа, ковалентными, гетеро-полярпыми. [c.79]

По современной теории металлического состояния, начало которой положили работы отечественных ученых А. Г. Столетова, Л. И. Мандельштама и Н. Д. Папалекси, металлическое вещество состоит из положительно заряженных ионов или нейтральных атомов, расположенных в узлах решетки, и перемещающихся между ними свободных электронов. К таким электронам относятся наименее связанные с ядром внешние валентные электроны. Особенностью атомного строения металлов является наличие у них особого типа междуатомной связи — металлической, характеризующейся тем, что перемещающиеся между ионами свободные электроны принадле-жат не одному какому-либо атому, а коллективизированы — связаны со многими атомами. Таким образом, металлическая связь выражается во взаимодействии электростатических сил притяжения между положительно заряженными ионами и коллективизирован- ными электронами и во взаимном отталкивании одноименных частиц (ионов или электронов). [c.28]

Ведущий фактор в формировании металлических связей при рельефной сварке зависит от типа получаемого соединения. Если соединение содержит литое ядро, как при точечной сварке, то ведущим фактором в формировании металлических связей между атомами является нагрев, а если соединение формируется без ядра, т.е. за счет пластической деформащ1и, как при стыковой сварке, то ведущим фактором является давление. [c.292]

Тип и прочность связи между атомами. Между атомами может быть четыре типа связей (рис. 1.1) полярная (молекулярная, Ван-дер-Ваальса), ионная (гетерополярная), ковалентная (гомео-полярная) и металлическая. При полярной связи не происходит электронного обмена между атомами и не требуется отрыва электрона от атома. В этом типе связи происходит поляризация зарядов — смещение электронов в одном направлении, что создает предпосылки для электромагнитного взаимодействия между двумя поляризованными атомами. Такая связь энергетически непрочна (показатель прочности 0,1 эВ). При ионной связи происходит электронный обмен — электрон переходит с одного атома на другой, при этом первый становится электроположительным, а второй электроотрицательным. Взаимодействие различно заряженных ионов определяет связь в кристаллах (8,5 эВ). При ковалентной связи также имеет место переход электронов с внешних обо-8 [c.8]

Обладая од1шаковой с углеродом валентностью, кремний образует соединение, соответствующее формуле Si , с металлической связью между атомами. Кристаллизуется карбид кремния чаще всего в гексагональной системе (а — Si i. a —51Сц и т. д.), а также в кубической системе по типу ZnS (цинковая обманка)—р—Si . "В этом случае постоянная решетки равна [c.32]

Делокализован 1ой связью обладают металлы. Мы рассмотрим ее в 6. Помимо данных трех основных типов химической связи —. металлической, ковалентно и ноннон — есть также другие, более слабые типы свяЗ 1 (связь ван дер Ваальса. между нейтральными молекулами или атомами инертного газа, водородная связь между атома.мп водорода в молекулярных кристаллах). Эти типы связи здесь рассматривать не будем. [c.14]

Основная и определяющая особенность металлов — наличие-так называемой металлической связи между атомами кристаллической решетки. Валентные электроны металлов (обычно не больше трех на внешнем энергетическом уровне), будучи отно- сительно слабо связанными с ядром атома, образуют своего рода электронный газ, заполняющий пространство между I ионами. Каждый тип кристаллической решетки может быть I охарактеризован элементарной кристаллической ячейкой, которая многократно повторяется в решетке кристалла. Размеры, кристаллической ячейки соизмеримы с размерами атомов и исчисляются или ангстремами, или килоиксами (1 к = 1,00202А). [c.7]

Основой выделения двух названных типов твердых тел служитфаспределение электронов — не в реальном пространстве, а в пространстве волновых векторов. Исходя из распределения электронов в реальном пространстве, нельзя получить никакого достаточно четкого критерия того, будет ли твердое тело металлом или диэлектриком. Можно лишь качественно заметить, что в металлах электроны обычно не столь сосредоточены вблизи ионов, как в диэлектриках. Иллюстрацией может служить фиг. 19.1, где на одной схеме совмеш ены изображения волновых функций занятых электронных уровней в атомарном натрии и атомарном неоне. Волновые функции отнесены к двум центрам, расстояние между которыми равно расстоянию между ближайшими соседями в кристаллах этих веществ. В натрии плотность электронов остается значительной даже посередине между атомами, тогда как в неоне она оказывается там очень малой. Если попытаться, основываясь на этом, доказать, что неон в твердом состоянии должен быть диэлектриком, а натрий — проводником, то последовательность рассуждений могла бы быть следующей. Значительное перекрытие атомных волновых функций означает (с точки зрения теории сильной связи, см. гл. 10), что зоны должны быть широкими. Это в свою очередь увеличивает вероятность существенного перекрытия зон, что приводит в результате к появлению металлических свойств. Подобные рассуждения, естественно, заставили бы нас вернуться к /с-пространству, в рамках которого можно указать единственный вполне удовлетворительный критерий. [c.7]

Если один и тот же атом (ион) в различных кристаллах образует разные типы химической связи, то у него будет несколько радиусов — ковалентный в кристалле с ковалентной связью ионный в кристалле с ионной связью металлический в металле ван-дер-ваальсов в молекулярном кристалле. Влияние типа химической связи можно проследить на следующем примере. В алмазе все четыре химические связи являются ковалентными и образованы sp -гибридами, поэтому все четыре соседа данного атома находятся на одном и том же расстоянии от него (d = 1.54 А) и ковалентный радиус углерода в алмазе будет равен 0.77 А. В кристалле мыщьяка расстояние между атомами, связанными ковалентными связями (d-i = 2.52 А), значительно меньще, чем между атомами, связанными силами Ван-дер-Ваальса ( 2 = 3.12 А), поэтому у As будет ковалентный радиус, равный 1.26 А, и ван-дер-ваальсов, равный 1.56 А. [c.53]

Из 106 элементов периодической системы Д.И. Менделеева 76 составляют металлы. Все металлы имеют общие характерные свойства, отличающие их от других веществ. Это обусловлено особенностями их внутриатомного строения. Согласно современной теории строения атомов каждый атом представляет сложную систему, которую схематично можно представить состоящей из положительно заряженного ядра, вокруг которого на разном расстоянии от него движутся отрицательно заряженные электроны. Притягивающее действие ядра на внешние (валентные) электроны в металлах в значительной степени скомпенсировано электронами внутренних оболочек. Поэтому валентные электроны легко отрываются и свободно перемещаются между образовавшимися положительно заряженными ионами. Слабая связь отдельных электронов с остальной частью атома и является характерной особенностью атомов металлических веществ, обусловливающей их химические, физические и механические свойства. Общее число не связанных с определенным атомом электронов в различных металлах неодинаково. Этим объясняется довольно значительное различие в степени металличности отдельных металлов. Наличием электронного глаза объясняют и особый тип межатомной связи, присущей металлам. [c.37]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...