ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Составляющие электрохимической системы из "Теоретическая электрохимия" Благодаря взаимодействиям многих частиц каждый нз энергетических уровней отдельного атома металла в металлическом кристалле несколько размывается, он как бы расщепляется на несколько уровнен, образующих зону с разрешенными значениями энергии электрона. Электроны внешней оболочки атомов заполняют энергетические уровни, составляющие валентную зону. Уровни с более низкими энергиями электрона входят в состав других зон, заполненных электронами. Эти зоны для рассмотрения интересующей нас проблемы прохождения электрического тока через металлы значения не имеют. [c.27] Высокий запас энергии электронов валентной зоны приводит к их большой подвижности. Под влиянием приложенной к металлу разности потенциалов электроны, обладающие энергией, которая превышает определенное значение, получают направленное движение. Эти электроны находятся в зоне проводимости и называются электронами проводимости. В металлах валентные зоны и зоны проводимости перекрывают друг друга, т. е. часть электронов валентной зоны находится одновременно в зоне проводимости, что приводит к высокой проводимости металлов. [c.27] В полупроводниках с электронной проводимостью дело обстоит иначе. В них электроны валентной зоны обладают низким запасом энергии, они заполняют почти все уровни этой зоны и не могут передвигаться под воздействием приложенного электрического поля. Только небольшая часть электронов валентной зоны благодаря флуктуации энергии находится в зоне проводимости и способна переносить электрический ток. [c.27] На рис. 2.6 схематически представлено расположеи1 е уровней валентной зоны и зоны проводимости соответственно у металлов, полупроводников и изоляторов. [c.28] Проводники второго рода должны содержать ионы, имеющие определенную подвижность. Многие твердые соли обладают ионной кристаллической решеткой, в узлах которой находятся попеременно положительные и отрицательные поны. Простейшим примером ионного кристалла является кристалл хлорида натрия с объемиоцентрированной кубической решеткой, в узлах которой находятся ионы натрпя и хлора. [c.28] При растворении какого-нибудь вещества в растворителе, не проводящем ток, например в воде или органическом растворителе, могут образовываться как молекулярные, так и ионные растворы. [c.29] Твердые вещества, обладающие ионными кристаллическими решетками, при растворении переходят в раствор обычно в виде ионов. Это и понятно, ибо при растворении силы взаимодействия между ионами уменьшаются в е раз (е — диэлектрическая проницаемость растворителя) и вероятность образования ассоциатов тем меньше, чем больше е. Наоборот, при растворении веществ, обладающих в твердом состоянии молекулярными или атомными кристаллическими решетками, образуются растворы, совсем не содержащие ионов или содержащие их в незначительных количества.х. Например, при растворении в воде сахара образуется раствор, вовсе не проводящий электрический ток и, следовательно, не имеющий ионов, а при растворении уксусной кислоты — раствор, плохо проводящий электрический ток из-за того, что молекулы уксусной кислоты в воде лишь в незначительной степени распадаются на ионы. [c.29] Сказанное выше, однако, не является справедливым для всех случаев. Иногда возможны такие взаимодействия между молекулярными компонентами раствора, которые приводят к образованию ионов, и наоборот, в ряде случаев ионы могут образовывать элек-тронейтральные частицы или частицы с меньшим зарядом. Специфические взаимодействия между компонентами могут привести к тому, что какой-нибудь электролит, растворенный в одном растворителе, окажется сильным, а в другом — слабым. [c.30] Примером ионоуничтожающих взаимодействий является ассоциация, приводящая к образованию так называемых ионных пар, ионных тройников или квадруполей. Такие образования наиболее вероятны в растворителях с низкими диэлектрическими проницаемостями. [c.30] Процесс растворения какого-либо вещества в растворителе можно в общем случае рассматривать как химическую реакцию взаимодействия растворяемого вещества с растворителем. При достижении равновесия в растворе устанавливаются равновесные концентрации исходных веществ и продуктов реакции. Сам факт установления равновесия наиболее просто интерпретируется, если считать, что скорость реакции, протекающей в прямом направлении, равна скорости обратной реакции и равновесие является динамическим. Изменение концентраций веществ или температуры приводит к нарушению равновесия, так как изменяются скорости реакций, что приводит к установлению новых значений равновесных концентраций. [c.30] Наличие большого числа разного типа взаимодействий между частицами раствора приводит к весьма сложным зависимостям, характеризующим состояние и свойства растворов. [c.30] Энергия взаимодействия во всех случаях уменьшается с расстоянием между частицахми. Поэтому наиболее простые зависимости, характеризующие растворы, могут быть получены для бесконечно разбавленных растворов, когда всеми типами взаимодействий можно пренебречь за исключением взаимодействия между нонами и молекулами растворителя. [c.30] Вернуться к основной статье