Электроны в кристаллической решетке

Перемещение ионов и электронов в кристаллической решетке продуктов коррозии металлов (солей и окислов) обусловлено наличием нарушений (разупорядоченности) решетки и осуш,е-ствляется по этим разрушениям или дефектам, символы основных типов которых приведены ниже [c.35]

Чаще всего примитивные векторы элементарных трансляций а, Ь, с не ортогональны. Математический анализ явлений, связанных с кристаллическим состоянием, и в частности дифракции рентгеновских лучей и электронов в кристаллических решетках, сильно упрощается с помощью введенного Дж. В. Гиббсом понятия об обратной решетке. Векторы элементарных трансляций обратной решетки а, Ь, с выражаются через примитивные векторы элементарных трансляций прямой решетки посредством следующих уравнений (рис. 2.41, 2.42) [c.67]

Электроны в кристаллической решетке [c.178]

Вследствие дифракции электронов в кристаллической решетке следует учитывать волновые свойства электрона. В таком случае в (2.10) и —групповая скорость волнового пакета, определяемая выражением [c.52]

Состояние электрона в кристаллической решетке [c.59]

Статистика электронов в кристаллической решетке металла [c.62]

Под влиянием механических напряжений в твердом теле могут возникать процессы различной длительности, а потому для изучения их приходится пользоваться широким интервалом частот деформаций твердого тела. Так, например, для изучения перемещения электронов в кристаллической решетке используют частоты деформирования твердого тела в области 10 —10 гц, для процессов, связанных с малыми по сравнению с постоянной решетки смещениями атомов от положения равновесия — частоты порядка 10 —10 гц, и, наконец, для процессов, обусловленных наличием в кристалле областей атомных и более крупных размеров, в которых правильная периодичность длительно нарушена (дырки, дислоцированные атомы, атомы примесей и т. п.), — еще более низкие частоты, составляющие доли герца. [c.110]

Свободные электроны в кристаллической решетке Брэгговское отражение [c.77]

В последнем параграфе мы видели, что оба представления функции Е (к) = % k l2m для свободных электронов в кристаллической решетке, изображенные на рис. 21, представляют собой две возможные схемы, которые описывают одну и ту же физическую картину. На рис. 21, а используется неприведенный k-вектор и, следовательно, энергия представлена в расширенной зонной схеме. На рис. 21,6 каждый ft-век тор рис. 21, а так укорочен с помощью соответственно выбранного К , что они ложатся в 1-ю зону Бриллюэна. Это представление приведенной зонной схемы с приведенным k-вектором. Наряду с этим имеется возможность представления повторяющейся зонной схемы, в которой все точки k + K в ft-пространстве рассматриваются как физически эквивалентные. Рис. 21 в этой схеме дополняется тем, что в каждой точке (а не только в i = 0) строится параболоид энергий. Эти параболоиды пересекаются как раз там, где наступает брэгговское отражение. Части поверхностей параболоидов, попадающие в 1-ю зону Бриллюэна, образуют поверхности приведенной зонной схемы. [c.85]

Здесь p, p — квазиимпульсы электрона в кристаллической решетке, s—-спиновая координата, операторы и относятся к продольным фононам (акустическим или оптическим). Вели- [c.56]

Для металла склонность к коррозии оценивается способностью отдавать электроны при взаимодействии с окружающей средой. В свою очередь, это зависит от физико-химических свойств металла, размеров атомов, валентности, электродного потенциала и т. д. Если энергия гидратации на границе металл—электролит достаточна для нарушения металлической связи (т. е. связи между электронами в кристаллической решетке), то металл теряет электроны и в раствор электролита переходит положительно заряженный ион. Оставшиеся после этого электроны из-за нарушения равновесия в металле скапливаются у его поверхности. На границе металл—электролит образуется двойной электрический слой. Заряд металла после перехода из него в раствор ионов становится отрицательным. Так как электролит является положительно заряженным, то на границе раздела фаз стальная поверхность— раствор электролита возникает скачок потенциала. [c.34]

Если энергия гидратации недостаточна для разрыва связи между нон-атомами и электронами, т. е. энергия связи в кристаллической решетке превышает энергию гидратации, то на поверхности металла могут разряжаться катионы из раствора. Поверхность металла при этом приобретает положительные заряды. [c.15]

После удаления лишнего (пятого) электрона атом 8Ь становится положительно заряженным моном, имеющим четыре валентных электрона, подобно всем атомам 81 (ион 8Ь замещает 81 в кристаллической решетке). [c.388]

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]

Волны рентгеновского излучения, воздействуя на электроны атомов исследуемого металла, заставляют их колебаться с частотой волны. Таким образом, электроны атомов становятся сами источниками колебаний и распространяют рентгеновское излучение с длиной волны падающего пучка. Поскольку атомы в кристаллической решетке исследуемого металла располагаются в определенном порядке, излучения, исходящие от электронов. [c.528]

В первом приближении число таких дефектов, вызванных смещениями атомов в кристаллической решетке, пропорционально анергии, переданной веществу нейтронами при их замедлении. Действительно, при малых энергиях атомов отдачи их столкновения с другими атомами являются в основном упругими. Однако с ростом их энергии увеличивается вероятность неупругих столкновений, при которых энергия может передаваться в форме электронного возбуждения или ионизации. Таким образом, часть энергии расходуется не на повреждение кристаллической решетки. Кроме того, отклонение энергетической зависимости радиационной эффективности нейтронов от линейного закона обусловлено колебаниями энергетической зависимости сечений рассеяния, наличием анизотропии рассеяния и неупругого рассеяния нейтронов. Результирующая относительная энергетическая зависимость радиационной эффективности нейтронов 2д( ) в образовании элементарных дефектов для энергий Е> >0,1 Мэе приведена на рис. 9.19, кривая 1 (при нормировке [c.70]

Учет вклада свободных электронов в теплоемкость металлов. По современным представлениям металл рассматривается как совокупность системы положительно заряженных ионов, колеблющихся около их средних положений равновесия в кристаллической решетке, и системы относительно свободных коллективизированных валентных электронов, образующих в металле своеобразный газ. [c.176]

Основной источник трудностей, с которым сталкиваются теории Друде—Лорентца и Зоммерфельда, связан с приближением свободных электронов. Учет взаимодействия электронов с кристаллической решеткой и между собой сделан в зонной теории твердых тел, основы которой будут рассмотрены ниже. [c.210]

Любое твердое тело состоит из атомов, т. е. представляет собой совокупность ядер и электронов. В кристаллических твердых телах ядра атомов располагаются в узлах кристаллической решетки, обладающей пространственной периодичностью. В аморфных телах расположение ядер более или менее случайно. [c.210]

В N квантовых состояниях зоны может находиться не более 2N электронов. Поэтому в S-зонах может находиться 2N электронов, если N-общее число атомов в кристаллической решетке. Для расчета числа электронов в Р-зонах необходимо принять во внимание, что в изолированном атоме Р-уровень является трижды вырожденным по квантовому числу т, = — 1,0,1. В кристалле вырождение снимается аналогично тому, как происходит снятие вырождения при наличии возмущения (см. 42). Следовательно, максимальное число электронов в Р-зонах равно 2N-3 = 6N (рис. 102). Аналогично анализируются и другие зоны. [c.339]

Атомы электрически нейтральны, так как отрицательные заряды электронов, вращающихся вокруг ядра, нейтрализованы его положительным зарядом. В металлах при достаточном сближении атомов возникает возможность отрыва валентного электрона одного атома положительно заряженным ядром другого, у этого — следующим и т. д. Таким образом, часть валентных электронов начинает перемещаться вокруг ядер всех взаимодействующих атомов. Эти электроны называются свободными, поскольку не связаны с определенными атомами. Металл можно представить себе как постройку из нейтральных атомов и ионов, находящихся в атмосфере электронного газа, который как бы стягивает ионы. Связь между атомами, осуществляемая электростатическими силами в результате взаимодействия положительных ионов и электронного газа, называется металлической. Поскольку эти атомы по своей природе одинаковы, то расположиться они должны на таких расстояниях друг от друга и в таких точках пространства, где действующие на них силы притяжения и отталкивания были бы равны. В результате происходит закономерное расположение атомов, наблюдаемое в кристаллической решетке. [c.113]

Действие ядерных излучений на вещество в общих чертах состоит из следующих процессов. Во-первых, налетающие частицы, сталкиваясь с электронами, выбивают их, производя в веществе ионизацию (иногда возбуждение) атомов. Во-вторых, налетающие частицы достаточно высоких энергий при неупругом ядерном столкновении с ядрами могут частично разрушать ядра, например, выбивая из них протоны и нейтроны, ведет к появлению в веществе новых изотопов, в том числе новых элементов. Эти новые изотопы часто оказываются радиоактивными. В результате в веществе возникает наведенная активность. В-третьих, при выбивании электронов во многих веществах, особенно органических, могут разрушаться или, наоборот, возникать различные химические связи, что приводит к изменению химической структуры вещества. В-четвертых, при упругих столкновениях налетающих частиц с ядрами атомы вещества выбиваются из своих положений в кристаллической решетке в другие узлы или в междоузлия. В результате в решетке образуются разного рода дефекты, влияющие на различные физические свойства кристаллов. [c.456]

Рассмотрим подробнее механизм упругого выбивания. Для того чтобы выбить атом из его положения в кристаллической решетке, ему надо передать энергию выше некоторой пороговой представляющей собой разность энергий связи в нормальном положении и в междоузлии. Экспериментально энергия Еа определяется по минимальной энергии электронного пучка, необходимой для создания точечных дефектов кристаллической решетки. Величина [c.650]

Появление дефектов в кристаллической решетке неизбежно искажает структуру электронных уровней, что приводит к изменению оптических и электрических свойств кристалла, и изменения существенны для диэлектриков и полупроводников, но не для металлов, внутри которых имеется большое число свободных электронов, которые, с одной стороны, практически не подвержены действию точечных дефектов решетки, а, с другой стороны, определяют электрические и оптические свойства кристалла. [c.655]

Значение эффективной массы электрона т определено с учетом взаимодействия электронов с кристаллической решеткой, когда последняя не испытывает тепловых колебаний. Поэтому можно считать, что электрон в идеальной кристаллической решетке (т. е. при Г = 0) движется как свободная частица, не испытывая рассеяния в узлах решетки. Это означает также, что электрон можно рассматривать как волну, свободно (без затухания) распространяющуюся в идеальной, не испытывающей тепловых колебаний, кристаллической решетке. [c.456]

Образовавшаяся на поверхности металла иленка кинетически тормозит, но не прекращает процесса окисления металл или окислитель могут растворяться в пленке. Одновременно происходят их ионизация Me Me+"-f яе 0 + 2е->-0- и перемещение образующихся при этом ионов и электронов в кристаллической решетке окисла. Возможность такого перемещения определяется концентрационны- [c.13]

Электронный спектр кристаллов, т. е. распределение электронов по энергиям в разрешенных зонах, принято описывать в пространстве квазиимпульсов — в обратной решетке. Закон дисперсии W p), т. е. зависимость энергии электронов от их квазиим-пульса p = Hk, где k — волновое число, различается для свободных электронов и электронов в кристаллической решетке. Для свободных электронов W p) представляет собой простую параболическую функцию [c.13]

Донорно-акцепторная связь наблюдается между элементами различных групп периодической системы. Она характеризуется тем, что атомы примесей некоторых элементов отдают по одному электрону в кристаллическую решетку основного элемента. Такие атомы называются донорными. Примесные атомы, которые захватьшают по одному электрону из основного элемента, называются акцепторными. Первые поставляют электроны в зону свободных уровней энергии, вторые создают свободные уровни. Первые создают в веществе электронную электропроводность типа л (negative—отрицательная), вторые — дырочную электропроводность типа р (positive — положительная). [c.33]

Если, например, сила связи между ионами и электронами в кристаллической решетке металла меньше силы связи гидратации в электролите, то с цоверхности часть ионов металла в виде гидратированных ионов перейдет в электролит. Тогда металл за счет оставшихся электронов получит отрицательный заряд, а элек- [c.260]

Дисел аниды переходных металлов (Мо, W, Nb, Та и др.) имеют сложную гексагональную решетку типа dlo, которая является производной от структуры типа NiAs с освобожденной частью узлов, ранее занятых атомами металла. Этим объясняется достройка конфигурации валентных электронов атомов селена s p до стабильной конфигурации s p . Образование слоистой структуры в соединениях такого типа можно объяснить тем, что внутри отдельных слоев, образованных как атомами металла, так и неметалла возникают преимущественно сильно ковалентные связи, а связь между отдельными слоями осуществляется нелокализованными электронами и носит металлический характер. Прочность меж-слойной связи будет зависеть, по-видимому, от степени делокалйзации электронов в кристаллической решетке [c.27]

Выше уже было отмечено, что существование электронных соединений связано с определенным отношением числа валентных электронов к числу атомов, т. е. с электронной концентрацией. Строго говоря, это неправильно, и, согласно электронной теории металлов, при анализе необходимо учитывать число электронов на элементарную ячейку кристаллической структуры, потому что энергия электронов в кристаллической решетке зависит от. их вза.имодействия с периодическим полем решетки и, следовательно, определяется элементарной ячейкой. В электронных соединениях с решеткой, у которой все узлы заняты атомами, число электронов на атом связано простым соотношением с числом электронов на элементарную ячейку, и это дает возможность внести простую эмпирическую поправку в пра вило электронной концентрации. Однако имеется много примеров электронных соединений с дефектной кристаллической структурой (т. е. с такой кристаллической решеткой, не все узлы которой заняты атомам.и), и в таких случаях необходимо контролировать число электронов на элементарную ячейку. [c.173]

Изменение свойств обусловлено тем, что внедряющиеся в кристаллическую решетку элементарные частицы, особенно нейтроны, не имеющие электрического заряда и поэтому электрически не взаимодействующие с электронами и протонами, выбивают из регулярных мест в решетке атомы, которые в свою очередь могут выбивать попадающиеся на пути другие атомы. Теория показывает, что один нейтрон может вывести из равновесного состояния при номош,и выбитых атомов до 300 атомов в алюминии. Такие сильные нарушения в кристаллической решетке создают в ней дефектные места. [c.556]

Эти механизмы диффузии имеют место при росте защитных пленок первый — при образовании пленок ZnO, dO, BeO, AI2O3 и др. (рис. 35, а), второй — при образовании пленок с пустыми катионными или анионными узлами в кристаллической решетке, например Си О, FeO, NiO, СоО (рис. 35, б), a-FeaOg, Т1О2 (рис. 35, в) и др. Диффузия катионов в защитной пленке для соблюдения электронейтральности сопровождается одновременным перемещением в том же направлении эквивалентного числа электронов в междоузлиях при первом механизме и по электронным дыркам (катионам с более высокой валентностью) при втором механизме. [c.60]

Если энергия гидратации недостаточна для раэрыва связи мехду ион-атомами и электронами, т.е. энергия связи в кристаллической решетке превышает энергии гидратации, то на поверхности металла могут разряжаться катионы иа раствора. Поверхность металла при этом приобретает положительные варяды, которые с анионами раствора также обравуют двойной электрический слой (рис. 8,6). [c.24]

По Л. Паулингу, диаметр внедряемого атома должен быть несколько больше диаметра дырки в кристаллической решетке основного компонента, что необходимо для перекрытия электронных оболочек и возникновения сил химической (металлической) связи. Такие твердые растворы внедрения образуют (2 и Ре (феррит), С и Ре (аустенит). [c.31]

Рассеяние рентгеновских лучей атомом. Атомный фактор. Ясно, что интенсивность рентгеновских отражений должна быть про-лорциональна рассеивающей способности атома в кристаллической решетке. Рентгеновские лучи — электромагнитные волны — рассеиваются электронными оболочками атомов. Падающая на атом плоская монохроматическая волна возбуждает в каждом его элементе объема dv элементарную вторичную волну. Амплитуда этой рассеянной волны, естественно, пропорциональна рассеивающей способности данного элемента объема, которая, в свою очередь, пропорциональна /(r)dv, где U г) —выражаемая в электронах на функция распределения электронов вдоль радиуса г, от- считываемого от центра покоящегося атома со сферически симметричным распределением в нем электронной плотности, простирающимся от О до оо. Расчеты, проведенные в предположении о сферической симметрии атома, т. е. о сферической симметрии функции и (г), приводят к выражению для амплитуды суммарной волны, рассеиваемой атомом [c.42]

Итак, предположим, что находящееся в кристаллической решетке атомное ядро испускает 7-кванты. Импульс отдачи будет, очевидно, таким же, как и в случае свободного ядра, однако теперь он передается кристаллу как целому. Энергия перехода может в принципе разделиться между испущенным 7-квантом, колебаниями кристаллической решетки, ядром, испустившим 7-квант, и кристаллом как целым. Две последние возможности следует сразу же исключить. Ведь для того, чтобы ядро могло, испытав отдачу, покинуть свое место в решетке, требуется энергия порядка по крайней мере 10 эВ, а энергия отдачи не превышает десятых долей электрон-вольта. Что же касается энергии отдачи кристалла как целого, то она, очевидно, ничтожно мала, так что ею можно заведомо пренебречь. Таким образом, энергия перехода распределяется в действительности лишь между энергией 7-кванта и энергией фононов. При этом существует вероятность того, что в некоторых случаях переход будет происходить без рождения фононов, т. е. без изменения колебательного состояния решетки. Именно такие переходы обусловливают появление мёссбауэровской спектральной линии. [c.209]

Пусть действующее на электрон потенциальное поле будет описываться периодически расположенными в кристаллической решетке псевдбпотенциалами Ионов t) (г). Тогда [c.69]

Волны рентгеновского излучения, воздействуя на электроны атомов исследуемого металла, заставляют их колебаться с частотой волны. Таким образом, электроны атомов становятся самл источниками колебаний и распространяют рентгеновское излучение с длиной волны падающего пучка. Поскольку атомы в кристаллической решетке исследуемого металла располагаются в определенном порядке, излучения, исходящие от электронов, интерферируют. В результате рентгеновский пучок, падающий на кристалл, распространяется от кристаллов в опре- [c.487]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...