Кристалл с ковалентной связью

Ковалентная связь образуется в кристаллах некоторых простых веществ (алмаз, кремний) или в кристаллах соединений двух элементов, если они близки между собой по электроотрицательности (некоторые карбиды, нитриды и др.). В качестве идеального примера кристалла с ковалентной связью [c.8]

На симметрию кристаллической решетки -элементов их (п - 1) -электроны практически не влияют. Но если атом металла содержит неспаренные -электроны, то эти электроны могут взаимодействовать с -электронами соседних атомов металла и образовывать дополнительные ковалентные связи. Аналогичное взаимодействие возможно и для р-элементов. В этих металлах существуют металлическая и ковалентная связи одновременно. Ковалентная локализованная связь обладает свойством направленности, а металлическая — ненаправленная связь. Поэтому первый вид связи обуславливает более упорядоченное состояние, а второй — менее упорядоченное, т. е. с большей энтропией. При более высоких температурах на структуре кристаллической решетки и свойствах простого вещества сказывается, в основном, наличие металлической связи. Понижение температуры приводит к уменьшению отрицательного энтропийного (—Т Д5) вклада в изменение энергии Гиббса и начинает преобладать более упорядоченная локализованная ковалентная связь. Типичным примером является олово. Так, стабильной модификацией олова при i > 13,2 °С является мягкий металл ( белое олово), в то время как при более низких температурах устойчивее серое олово, представляющее собой твердый и хрупкий порошок с кристаллической решеткой типа алмаза — кристалла, с ковалентной связью [c.321]

Диэлектрики и полупроводники. Рассмотрим применение элементов зонной теории к кристаллам с ковалентными связями. При формировании подобных кристаллов наружные электронные орбитали их атомов, взаимодействуя, также образуют энергетические зоны. Однако направленный характер ковалентных связей приводит к тому, что симметрия кристалла полностью изменяет характер электронных функций взаимодействующих атомов. [c.85]

Кристаллы с ковалентной связью. В наиболее чистом виде ковалентная связь имеет место при взаимодействии между двумя одинаковыми атомами. Алмаз является характерным примером [c.131]

Кристаллы с ковалентной связью [c.131]

Часто встречаются твердые растворы, в которых замещается сразу несколько различных ионов. Замещающий атом более высокой валентности в кристаллах с ковалентной связью (например, атом азота в кристалле алмаза) сохраняет одну ненасыщенную связь. В результате этого в кристалл может внедриться атом какого-либо другого вещества, который будет компенсировать эту валентность. Следовательно, один тип дефектов может повлечь за собой появление других. [c.171]

Рассмотрим кристаллы с ковалентными связями. Связи такого типа в кристаллах также во многих случаях оказываются весьма прочными. Кристаллы с ковалентными связями трудно разрушить, они отличаются большой твердостью и тугоплавкостью. Например, алмаз представляет собой структуру, состоящую из непрерывной сетки правильных тетраэдров, во всех вершинах которых расположены атомы углерода. Связь углерод — углерод весьма прочна, и алмаз, как известно, является самым твердым телом, он плавится выше 3500 °С. Большой твердостью отличается ковалентное [c.162]

Ковалентная связь между частицами образуется в кристаллах таких веществ, как алмаз, кремний, германий и др. (см. 7). Кристаллы с ковалентной связью обладают большой твердостью, высокой температурой плавления н малой летучестью. [c.84]

Молекулярные кристаллы (метан, иод, аргон и т. п.) характеризуются малой энергией решетки. Так, для аргона она равна (на моль) всего 7,52 Дж. Образование водородных связей (кристаллы льда) увеличивает энергию решетки (для воды — льда она составляет 4,18 кДж/моль). Кристаллы металлов гораздо прочнее энергия решетки никеля равна 422,18 кДж/моль. Еще выше энергия решетки кристаллов с ковалентной связью атомов так, для алмаза она достигает 710,6 кДж/моль. Того же порядка значения энергии решетки ионных кристаллов (для хлорида натрия 773,3 кДж/моль). [c.275]

Для кристаллов с ковалентной связью характерно значительное перекрывание электронных оболочек атомов. В алмазе, например, четыре внешние электрона атома углерода обобществлены четырьмя соседними атомами. Образуется простирающаяся по всему объему кристалла тетраэдрическая сетка связей С—С, прочность которых того же порядка, что и связь между атомами углерода в органических молекулах (и та же длина связи 1,54-10 см). Кристалл является прочным, плавится при высоких температурах. Ковалентные кристаллы образованы элементами, промежуточными между металлами и неметаллами. [c.176]

Атомные (неметаллические) кристаллы с ковалентной связью между атомами. Их особенности. Координационные числа. Нарушение принципа плотной упаковки из-за направленности ковалентных связей. Некоторые особенности соединений с решетками типа сфалерита. Частицами, строящими такие кристаллы, являются атомы. Весь кристалл вещества представляет собой как бы гигантскую молекулу. Типичные представители кристаллических веществ с неполярной ковалентной связью между атомами — алмаз, кристаллические кремний и германий, а-олово, решетки которых рассмотрены выше. Кристаллический бор тоже имеет атомную неметаллическую решетку. [c.131]

В кристаллах с ковалентной связью между атомами наиболее устойчивы структуры, в которых атомы располагаются в соответствии с направлением валентных связей или незначительно отклоняясь от этого направления, хотя такие структуры и не отвечают плотным упаковкам. Если бы в них нарушились валентные связи при переходе к плотной упаковке, то потребовалась- бы значительная затрата энергии, не компенсируемая за счет образования плотной упаковки с большим координационным числом. Таким образом, наиболее плотная упаковка последовательнее всего осуществляется в кристаллах с металлическими и ионными связями, где действуют ненаправленные силы. Если между частицами действуют направленные силы ковалентной, водородной или междипольной связей, то возрастание плотности упаковки повышает устойчивость кристалла только до тех пор, пока не начнут заметно изменяться направления валентных связей, для чего требуется большая затрата энергии. [c.132]

Энергия атомных кристаллов с ковалентными связями зависит от прочности связей. Например, у алмаза энергия решетки очень велика ( 170 ккал г-атом), у кристаллических кремния и германия 86 и 85 ккал г-атом. Эти значения коррелируют с атомными радиусами 0,77 1,17 и 1,22 А у углерода в алмазе, у кремния и у германия соответственно. Температура плавления симбатно с теплотой сублимации уменьшается 3900° С (алмаз), 1415 С (Si), 958° С (Ge). [c.132]

Металлическая связь имеет некоторое сходство с ковалентной, поскольку и в ее основе лежит обобщение валентных электронов. Однако электроны, которые осуществляют ковалентную связь, находятся вблизи соединенных атомов и прочно с ними связаны. Электроны же, осуществляющие металлическую связь, свободно перемещаются по всему кристаллу и принадлежат всем его атомам. Именно поэтому кристаллы с ковалентной связью хрупки, а с металлической — пластичны, т. е. они изменяют форму при ударе, прокатываются в тонкие листы и вытягиваются в проволоку. [c.77]

Атомные (неметаллические) кристаллы с ковалентной связью между ато (ами. Частицами, строящими такие кристаллы, являются атомы. Весь кристалл вещества представляет собой как бы гигантскую молекулу. Типичные представители кристаллических веидеств с неполярной ковалентной се.язью между атомами — алмаз, кристаллические кремний и германий, а-олово. [c.162]

Металлическая связь имеет некоторое сходство с ковалентной, поскольку в их основе лежит обобщение валентных электронов. Однако при ковалентной связи обобщены валентные электроны только двух соседних атомов, в то время как при металлической связи в обобществлении этих электронов принимают участие все атомы. Именно поэтому кристаллы с ковалентной связью хрупки, а с металлической — пластичны в последнем случае возможно взаимное смещение ионов и атомов без нарушения связи. [c.280]

Для кристаллов с ковалентной связью согласно методу молекулярных орбиталей форма орбиталей, отвечающая свободным оборванным связям, представляет собой два лепестка, один из которых направлен наружу, а другой — внутрь кристалла от поверхностного атома, на котором электронная плотность равна нулю. [c.42]

Возможные значения плотности дислокаций простираются от 102...10 см- (т. е. 100...1000 дислокаций на 1 см ) в наиболее совершенных кристаллах до 10 . .. 10 см и более в сильно деформированных кристаллах. Обычно в кристаллах металлов плотность дислокаций достигает 10 ... 10 см , в ионных кристаллах 10 . .. 10 м и несколько меньше в кристаллах с ковалентной связью. [c.92]

А. Кристаллы с ковалентными связями [c.207]

Теоретические методы расчета величины поверхностной энергии в силу ряда причин зависят от типа рассматриваемого твердого тела. Возможно, простейшим примером твердого тела является кристалл с ковалентными связями, узлы которого заняты атомами (поскольку здесь пет необходимости учитывать дальнее взаимодействие). Хорошим примером расчета этого типа может служить оценка поверхностной энергии алмаза. По Гаркинсу [38] при ОК поверхностная энергия равна половине энергии разрыва всех связей, проходящих через 1 см поверхности, т. е. [c.207]

Кристаллы с ковалентной связью. В наиболее чистом виде ковалентная связь имеет место при взаимодействии между двумя [c.130]

Ионная поляризуемость определяется эффективным зарядом е, массой ионов т и собственной частотой оптических колебаний о (глава 1, 5, см. формулу 23). Ионная часть диэлектрической проницаемости изменяется в более широких пределах от 5 до 30 и больше. Ориентационная поляризуемость в ионных кристаллах составляет небольшую величину. Отсюда видно, что основной вклад (50—80%) в диэлектрическую проницаемость ионных кристаллов дает ионная поляризуемость полупроводников. В кристаллах с ковалентными связями величины е довольно близки к п . Теоретическое вычисление е для ионных кристаллов затруднено из-за незнания ряда констант. Поэтому при изучении закономерностей изменения различных свойств твердого тела их сравнивают обычно [288] с экспериментальными значениями 8со = и = е, т. е. с высокочастотной и статической диэлектрическими проницаемостями. [c.81]

Схему структуры типичных кристаллов с ковалентной связью можно видеть хотя бы на примере алмаза (рис. 52). В нем каждый атом углерода связан с четырьмя другими, образуя тетраэдр. [c.147]

Характер распределения электронов по энергетическим зонам позволяет объяснить поведение веществ с разным типом химической связи при механической деформации. Как показано на рисунке 65, при механическом воздействии на твердое тело происходит смещение отдельных слоев в кристалле. При подобном смещении в кристалле с ковалентной связью происходи разрыв связей, и кристалл разрушается. То же происходит при взаимном отталкивании одноименно заряженных ионов смещенных слоев ионного кристалла. В металлическом кристалле вследствие возможности перемеп ения электронов по всему куску металла сцепление между смеа1енными слоями сохраняется. Поэтому металлы отличаются пластичностью. [c.103]

В кристаллах с ковалентной связью, как ясно из самого названия, атомы решетки связаны обычной химической связью, осуществляемой парой валентных электронов, обобществленной между связанными атомами. Сложнее обстоит дело в кристаллах, для которых характерно образование структур с числом связей (определяемым числом ближайших соседей), превышающим число валентных электронов. В стуктурах металлов имеются дробные связи, кратность которых меньше единицы. Валентные электроны в металлическом кристалле полностью обобществлены и могут перемещаться в объеме всего кристалла. [c.21]

По типу связи между частицами, образующими кристалл (атомы, молекулы, ионы), различают ионные кристаллы (Na l, LiF) кристаллы с ковалентной связью (С, Si, Ge, Si ) молекулярные кристаллы с вандерваальсовыми взаимодействиями (Аг, СН4) [c.176]

Л ехаиическое воздействие на кристалл с ковалентной связью вызывает смещение отдельных слоев ато .юв, в результате связи разрываются и кристалл разрушаегся (рис. 5,3, а). Такое же воздействие на кристалл с металлической сзязью также вызывает смещение слоев атомов, однако благодаря персмеи ,еипю электронов по всему кристаллу разрыв связей не происходит (рис. 5.3, б). Для металлов характерна высокая пластичность. Она уменьшается в ряду Аи, Ag, Си, 8п, РЬ, 7м, Ре. Золото, например, можно прокатывать в листы толщиной не более 0,003 мм, которые используются для позолоты различных предметов. [c.151]

Условия стеклообразования характеризуются кривой давления пара над переохлажденной жидкостью (см. рис. 126, кривая ЬЬ ). Однако даже глубокое переохлаждение жидкости не всегда приводит к образованию стекла. Возможность стеклообразования при затвердевании жидкости определяется характером химической связи и особенностями структуры жидкой и твердой фаз. Жидкости, обладающие преимущественно металлической связью (расплавы металлов, германия, кремния), или жидкости с ионной природой (расплавы солей) не склонны к стеклообразованию вследствие ненаправленности и ненасыщенностн этих типов связи. Поэтому возникновение дальнего порядка при затвердевании происходит достаточно легко и быстро. Затвердевание жидкостей, в которых преобладает ковалентная связь, приводит к образованию твердой фазы с сохранением того же типа связи. Процессы упорядочения при образовании кристаллов с ковалентной связью из-за направленности и насыщаемости ее затруднены и протекают сравнительно медленно. В условиях достаточного переохлаждения при возрастании вязкости жидкости образование упорядоченной (кристаллической) фазы не происходит. Это и приводит к возникновению стекол. [c.306]

Металлическая связь имеет некоторое сходство с ковалентной, поскольку основана на обобщении валентных электронов. Однако при ковалентной связи обобщены валентные электроны только двух соседних атомов, в то время как при металлической связи в обобществлении этих электронов принимают участие все атомы. Именно поэтому кристаллы с ковалентной связью хрупки, а с металлической — пластичны в последнем случае возможно взаимное смещение ионов и атомов без нарушения связи. Это говорит о нелокализованности (отсутствии направленности) металлической связи. Для повышения твердости металлов в них вводят такие элементы, которые благоприятствуют образованию направленных ковалентных связей. [c.101]

Механическое воздействие на кристалл с ковалентной связью вызьжае смещение отдельных слоев атомов, в результате связи разрываются н кристалл разрушается (рис. 12.1, а). Такое же воздействие [c.224]

Механическое воздеГ)ствие на кристалл с ковалентной связью вызывает смещение отдельных сло13н атомов, в результате связи разрывают- [c.268]

Полинг [1] придерживается точки зрения, согласно которой между металлическими и обычными ковалентными связя.ми пет существенного различия (впервые эту мысль высказал Го,)ьд-шмидт в 1928 г.). Однако в металлических кристаллах и отличие от обычных кристаллов с ковалентными связями, а1С правило, реализуются очень высокие координационные числа. Более того, в таких металлах, как натрий, для образования 8+6 связей в ОЦК-структуре доступны только четыре орбитали (одна 5 и три р). Полинг предположил, что в образовании связей участвуют все или большинство внешних электронов атома, включая -электроны в с/гучае переходных металлов, п что существует особый тип резонанса (см. ниже). Из этнх положений следует, что кратность связи и валентность могут б ,иь дробными величинами. Уменьшение размеров атомов в ряду К, Са, 5с, Т1, V (аналогично от КЬ к МЬ и от Сз к Та) и примерное постоянство размеров атомов для элемента V— ТИ групп в каждом ряду переходных металлов объясняется следующим образом. При переходе от К к V происходят увеличение числа связывающих электронов от 1 до 5 и постепенный рост числа ковалентных связей, участвующих в резонансе, и, следовательно, монотонное уменьшение межатомных расстояний. Далее предполагается, что у атомов элементов от Сг до N1 в связывании участвуют не все девять имеющихся орбиталей (одна а, три р и пять с1), а лишь 5,78 из них являются устойчивыми сиязываюнти.ми 5р -орбпталями, еще имеются 2,44 атомной несвязывающей ( /-орбиталн, а оставшиеся 0,78 металлической орбитали обеспечивают несинхронный резонанс между отдельными валентными связями. Эти значения былн вычислены из магнитной восприимчивости (при насыщении) ферромагнит1н. железа, кобальта и никеля. Электронные структуры Полинга для ряда металлов приведены в табл. 29.6. У атомов Сг, А л и Ре число -электронов меньше, чем число орбиталей, так что спаривания спинов не происходит. Одиако у атома Со на 3,12 [c.459]

Замещающий атом высшей валентности в кристаллах с ковалентной связью, например, атом азота в кристалле алмаза, сохраняет одну ненасыщенную валентность. В результате этого в кристалл моясет внедриться (в структурах кристаллов с ковалентной связью обычно имеется много крупных пустот) атом какого-либо [c.259]

Соединения III—V.Соединения элементов III группы с элементами V группы с отношением атомов 1 1 называются соединениями III—V, и все эти соединения являются полупроводниками. За исключением нитридов, имеющих решетку типа ZnO, все остальные соединения имеют решетку типа u l и в некотором смысле могут рассматриваться как промежуточные между кристаллами с ковалентной связью, ионными кристаллами и металлами, однако металлические свойства у них выражены слабо. [c.258]

При плавлении кристаллов с ковалентными связями (например, А1С1з или Т1С14) электропроводность расплава остается низкой —. меньше 0,1 См/м, т. е. степень диссоциации ковалентной связи после плавления мала. Ковалентные кристаллы отличаются от ионных также и значительно более низкой температурой плавления. Различия между этими двумя типами кристаллов выражены довольно четко кристаллов с промежуточными свойствами мало. [c.215]