Ион-ионные кулоновские взаимодействия, электростатическая энергия кристалла и ионная связь

ИОН-ИОННЫЕ КУЛОНОВСКИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ, ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКАЯ ЭНЕРГИЯ КРИСТАЛЛА И ИОННАЯ СВЯЗЬ [c.25]

Второй вклад в полную энергню — так называемая электростатическая энергия. Она определяется как электростатическая энергия точечных положительных зарядов, расположенных в точках, соответствуюш,их истинным положениям ионов, и окруженных однородно распределенным компенсирующим отрицательным зарядом. Обычно в расчетах заряд этих ионов отличается от истинного заряда ионов последнее связано с ортогонализацией псевдоволновой функции к функциям внутренних оболочек ионов. Поправка к величине валентного заряда обычно бывает порядка 109о. Введение для описания ионов такой эффективной валентности — целиком дело удобства. Если в качестве этой величины мы будем пользоваться другим эффективным зарядом или даже истинным зарядом ионов, это просто изменит оставшиеся члены в энергии, но полная энергия будет математически той же самой. Из-за дальнодействующего характера кулоновского взаимодействия вычисление электростатической энергии представляет собой довольно тонкую проблему. Однако с математической точки зрения она хорошо определена, и соответствующий вклад в энергию можно найти аналитическими методами. Наиболее распространенный подход к решению этой задачи был первоначально развит Эвальдом [161 применительно к вычислению электростатической энергии ионных кристаллов и обобщен на случай металлов Фуксом [17]. Иногда более удобной оказывается другая модификация метода Вальда (см. 131). [c.483]

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]

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 ...