Кристалл диэлектрическая проницаемость

Полное понимание молекулярных процессов, имеющих место [при фазовых превращениях, в общем требует экспериментальных исследований различного рода. Исследования структуры кристаллов, диэлектрической проницаемости, изменений объема и плотности, спектров ядерного магнитного резонанса, термических свойств — все представляет интерес. К сожалению, информация, необходимая для интерпретации фазовых изменений органических кристаллов, редко бывает получена более чем одним или двумя методами. Однако иногда может оказаться достаточным изучение только термических свойств, для того чтобы охарактеризовать некоторые виды фазовых изменений. Термодинамические данные особенно ценны при [c.78]

Твердые вещества, при растворении которых в воде и других полярных растворителях, образуются электролиты, являются, как правило, кристаллическими телами, имеющими ионные или близкие к ионным решетки. В чисто ионных решетках не существует молекул вещества, и кристалл любой величины можно рассматривать как одну огромную молекулу. Ионы противоположных знаков, составляющие такую решетку, связаны между собой большими электростатическими силами. При переходе ионов Е раствор, энергии электростатического взаимодействия ионов в решетке противопоставляется энергия взаимодействия ионов с дипольными молекулами растворителя, который втягивает ионы решетки в раствор. При этом ионы окружаются молекулами растворителя, образующими вокруг иона сольватную (в частном случае — гидратную) оболочку. Энергия взаимодействия ионов различных знаков, перешедших в раствор и окруженных сольватными оболочками, уменьшается по сравнению с энергией их взаимодействия в решетке (при равных расстояниях г между ионами) обратно пропорционально диэлектрической проницаемости растворителя О в соответствии с законом Кулона [c.391]

Жидкие кристаллы обладают высоким электрическим сопротивлением (10 —10 Ом см). Их диэлектрические свойства анизотропны — значение диэлектрической проницаемости вдоль осей молекул и в направлении, перпендикулярном оси, как правило, отличаются сильно. Разность этих величин в зависимости от природы вещества может быть как положительной, так и отрицательной. [c.245]

Были сделаны попытки вычислить растворимость ионного соединения в различных растворителях, но они были малоуспешны. При выполнении таких расчетов следует иметь в виду, что в процессе растворения ионного соединения главную роль играет диэлектрическая проницаемость растворителя. В этом можно убедиться, рассмотрев растворение кристалла (рис. 10-3). Если удалять ион с поверхности кристалла на бесконечное расстояние в вакууме, то получится кривая потенциальной энергии, изображенная на рис. 10-4,а. Если же поместить кристалл в диэлектрик, то кривая потенциальной энергии при удалении иона в бесконечность будет иметь вид, изображенный на рис. 10,4,6. Отделение иона от кристалла в диэлектрике потребует значительно меньше энергии. Очевидно, чем больше диэлектрическая проницаемость растворителя, тем меньше работы надо затратить для разделения ионов. Гораздо легче разделить два иона в воде, диэлектрическая проницаемость которой равна 78,5 при 25°С, чем в этаноле с диэлектрической проницаемостью 24,2 при той же температуре. Это проявляется в уменьшении растворимости соли. [c.360]

На основе синтеза представлений Аррениуса и гидратной теории Д. И. Менделеева И. А. Каблуков (1891) создал более точную теорию, согласно которой электролитическая диссоциация веществ на ионы сопровождается сольватацией, т. е. взаимодействием ионов с молекулами среды. Если средой является вода, то этот процесс называют гидратацией. Так, например, ион водорода Н в водном растворе соединяется с молекулой воды, образуя сложный ион гидроксония Н+ + Н20=Нз0+. Катион бериллия Ве + образует тетрагидрат [Ве(Н20)4] ион А " " — гексагидрат [А1 (НгО)б] Когда кристалл вещества с ионной связью попадает в растворитель, обладающий высокой диэлектрической проницаемостью, как, например, вода, то молекулы растворителя, взаимодействуя с ионами соли, разрушают ее кристаллическую решетку и в растворе образуются положительно и отрицательно заряженные ионы. Эти ионы связывают некоторое количество воды [c.29]

Диэлектрическая проницаемость для воды е при 20 °С равна 80, поэтому в водном растворе силе притяжения между ионами ослабляется в 80 раз по сравнению с кристаллом. [c.29]

Наличие неподеленных пар электронов у кислорода и смещение обобществленных электронных пар от атомов водорода к атому кислорода обусловливает образование водородных связей между кислородом и водородом. Водородные связи обусловливают ассоциацию молекул воды в жидком состоянии и некоторые ее аномальные свойства, в частности, высокие температуры плавления и парообразования, высокую диэлектрическую проницаемость, максимальную плотность при 4°С, а также особую структуру льда. В кристаллах льда молекула воды образует четыре водородные связи с соседними молекулами, что приводит к возникновению тетраэдрической кристаллической структуры. Расположение молекул в таком кристалле отличается от плотной упаковки молекул, в решетке много свободных мест, поэтому лед имеет относительно невысокую плотность. [c.83]

Дефекты кристаллов и их возникновение. Ранее были рассмотрены физико-химические характеристики идеальных кристаллических структур. Закономерности формирования таких структур позволяют объяснить многие свойства и реальных кристаллов, такие, например, как плотность, диэлектрическая проницаемость, удельная теплоемкость, упругость. В то же время целый ряд очень важных свойств твердых систем (прочность, электрическая проводимость, теплопроводность, оптические и магнитные свойства, каталитическая активность) существенно зависит от того, насколько кристаллические структуры таких веществ отклоняются от идеальных. В реальных кристаллах всегда существуют структурные нарушения, обычно называемые несовершенствами или дефектами. Дефекты кристаллов иногда сообщают твердым телам весьма ценные свойства, в связи с чем их реализуют искусственным путем. [c.78]

Ионы за счет ион-дипольного взаимодействия способны притягивать полярные молекулы других веществ. Поэтому ионные кристаллы хорошо растворимы в полярных жидкостях, молекулы которых вытягивают из кристалла ионы и, окружая их, нарушают ионные связи. Подробнее механизм растворения рассматривается в гл. 7. Растворимость ионных кристаллов зависит от полярности растворителя (табл. 13), характеристикой которой может быть его диэлектрическая проницаемость [c.127]

Характерной особенностью межмолекулярных водородных связей является их направленность три атома Л, Н и 5, участвующие в образовании водородной связи, расположены на одной прямой. При этом расстояние Л — Н...В для различных веществ составляет 2,5— —2,8 А. Посредством водородных связей молекулы объединяются в димеры и полимеры. Такая ассоциация молекул приводит к повышению температуры плавления и кипения, увеличению теплоты парообразования, изменению растворяющей способности. Водородные связи обусловливают аномально высокую диэлектрическую проницаемость воды и спиртов по сравнению с диэлектрическими свойствами других жидкостей, молекулы которых имеют дипольные моменты того же порядка взаимную ориентацию молекул в жидкостях и кристаллах параллельное расположение полипептидных цепочек в структуре белка поперечные связи в полимерах и в двойной спирали молекулы ДНК. Благодаря своей незначительной прочности водородная связь играет большую роль во многих биологических процессах. Характерно, что молекулы, соединенные водородными связями, сохраняют свою индивидуальность в твердых телах, жидкостях и газах. В то же время они могут вращаться, переходить таким путем на одного устойчивого положения в другое. Кроме водорода промежуточным атомом, соединяющим два различных атома, может служить дейтерий, который, как водород, расположен на линии А П...В. При такой замене водорода на дейтерий энергия связи возрастает до нескольких десятков джоулей на 1 моль. [c.133]

В таком состоянии могут находиться многие органические соединения в определенном, характерном для каждого из них, температурном интервале. При более низкой температуре вещество —твердый кристалл, при более высокой оно превращается в изотропную жидкость. Характерными признаками жидкокристаллического состояния являются оптическая активность, двулучепреломление, анизотропия упругих модулей, диэлектрической проницаемости и магнитной восприимчивости. Жидкие кристаллы быстро реагируют на температуру, электрическое и магнитное поля, химическую среду, изменяя свою окраску. Такое необычное сочетание их свойств объясняется особенностями строения молекул. [c.248]

Для одного и того же ионного кристалла растворимость возрастает с увеличением взаимодействия между молекулами растворителя и ионами, т. е. с увеличением полярности растворителя (что выражается величиной его диэлектрической проницаемости е) (табл. 12). [c.110]

Как правило, ионные и полярные вещества растворяются в полярных растворителях, а неполярные вещества — в неполярных растворителях. Ионные соединения обычно легче растворяются в растворителях с высокой диэлектрической проницаемостью, так как при этом требуется меньше энергии для отделения иона от кристалла. Необходимо, однако, сказать, Что до сих пор не создано общей теории, устанавливающей количественные соотношения между свойствами чистых компонентов и свойствами и составом раствора. На пути создания такой теории возникает много трудностей. Прежде всего не удается полностью расшифровать того, что именно происходит в системе и какие формы частиц и структур в ней образуются. Это может быть достигнуто только с помощью использования самых разнообразных химических, физических и физико-химических методов. Достаточно строгие законы пока удается сформулировать только для разбавленных жидких растворов. [c.150]

При растворении в воде кристаллов солей, решетка которых образована ионами, катионы и анионы взаимодействуют с диполями воды и отделяются от кристалла, переходя в раствор в виде гидратированных ионов. Здесь опять надо подчеркнуть роль диэлектрической проницаемости среды. Очевидно, что чем больше е, тем меньше надо затратить работы для разделения ионов. Гораздо легче разделить два иона в воде, чем, например, в этаноле (s = 24,2). Это проявляется в уменьшении растворимости соли. [c.158]

Большая диэлектрическая проницаемость воды — следствие полярности ее молекул. Достаточно контакта ионной пространственной кристаллической решетки с водной средой, чтобы возникла ионно-дипольная связь. Если эта связь прочнее связи между ионами в кристаллической решетке, то происходит растворение и одновременно кристалл распадается на отдельные ионы (см. гл. V, 4). [c.282]

Иод в твердом состоянии имеет подобно брому ромбическую решетку с периодами а 0,725 нм Ь = 0,9772 нм и с = 0,4774 нм. Строение кристаллов иода отчасти уже описано в гл. И1. Электропроводность кристаллов при 25° С равна 1,7 10 Oм" м диэлектрическая проницаемость 10,3 при 23° С. Энтропия плавления иода немного выше, чем у брома. Можно полагать, что строение жидкого иода в основных чертах подобно строению жидкого брома. Электропроводность жидкого иода при 138,2° С равна 4,48 10" Ом" м . Диэлектрическая проницаемость при 118° С равна 11. [c.224]

В работе [16] показано, что диэлектрическая проницаемость нефти зависит также от наличия в ней твердых включений (кристаллов парафина). [c.35]

Сила притяжения или отталкивания электрических зарядов обратно пропорциональна диэлектрической проницаемости среды, окружающей данные заряды. Это значит, что два противоположных электрических заряда взаимно притягиваются в воде с силой, равной /з силы их взаимного притяжения в воздухе (или в вакууме). Ясно, что если кристалл хлорида натрия находится в воде, то образующие его ионы отделяются от кристалла значительно легче, чем если бы кристалл находился на воздухе, поскольку электростатическая сила, притягивающая ион обратно к поверхности кристалла из водного раствора, составляет лишь /з силы притяжения данного иона из воздуха. Поэтому не удивительно, что при комнатной температуре тепловое движение не может вызвать переход ионов из кристалла в воздух, но в то же время теплового движения ионов вполне достаточно для преодоления относительно слабого притяжения, когда кристалл окружен водой, что и приводит к переходу большого числа ионов в водный раствор. [c.255]

Рутил — минерал TiO-2. Окрашен обычно в темно-желтый, бурый, красный и черный цвета. Природный Р. используют для выплавки ферротитана, изготовления титановых белил, изделий с высокой диэлектрической проницаемостью. Кристаллы искусственного Р. могут быть применены для изготовления выпрямителей, работающих при высокой температуре, искусственно ограненные кристаллы Р.— как имитация бриллиантов. Чистые кристаллы Р. с определенными примесями, подобно рубину, могут использоваться в квантовых генераторах света. [c.115]

На рис. 1У.4 штриховыми линиями показаны зависимости F (Я) для образцов из кварца, рассчитанные при условии, что ео соответствует статической диэлектрической проницаемости, равной 3,6 (кривая 1), и что = 2,13 (кривая 2). На рис. 1У.6 штриховые кривые отвечают аналогичным теоретическим расчетам для галогенидов таллия. Кривая 1 соответствует статическому значению диэлектрической проницаемости ео = 50 смешанного кристалла галогенидов таллия, а кривая 2 — значению п = 6. Тут так же, как и у кварца, вероятно, можно было считать второй случай более точным. [c.78]

Сплавлением ТЮ2 с ВаСОз получают титанат бария ВаТЮз. Эта соль имеет очень высокую диэлектрическую проницаемость и, кроме того, обладает способностью деформироваться под действием электрического поля. Кристаллы титаната бария применяются в электрических конденсаторах высокой емкости и малых размеров, в ультразвуковой аппаратуре, в звукоснимателях, в гидроакустических устройствах. [c.650]

Ассоциация молекул и структура жидкостей и твердых тел. Молекулы таких жидкостей, как НР, вода и спирты, могут при образовании водородных связей выступать как акцепторы и доноры электронного заряда одновременно. В результате этого образуются димеры (НР)з, (Н.,0)2, (СНзОН)2, трнмеры, тетрамеры и т. д., пока тепловое движение не разрушит образовавшегося кольца или цепочки молекул. Когда тепловое движение понижено, через водородные связи создается кристаллическая структура. Известная аномалия плотности воды и льда обусловлена водородными связями в кристаллах льда каждая молекула воды связана с четырьмя соседями водородными связями через две неподеленные пары атома кислорода молекула образует две докорные Н-связи и через два атома Н —две акцепторные. Эти четыре связи направлены к вершинам тетраэдра. Образующаяся гексагональная решетка льда благодаря этому не плотная, а рыхлая, в ней большой объем пустот. При плавлении порядок, существующий в кристалле (дальний порядок), нарушается, часть молекул заполняет пустоты, и плотность жидкости оказывается выше плотности кристалла. Но в жидкости частично сохраняется льдообразная структура вокруг каждой молекулы (ближний порядок). Эта структура делает воду уникальным по свойствам растворителем. Ассоциация через водородные связи приводит к аномально высоким значениям диэлектрической проницаемости таких жидкостей, как НС , НзО, метанол и др. Водородные связи типа —СО...Н—N1 — [c.139]

Электролиты — это вещества, диссоциирующие в растворах на ионы. Последние под влиянием приложенного электрического поля движутся направленно и являются переносчиками зарядов. Электрическая проводимость растворов электролитов значительно вьине таковой чистого растворителя. Следовательно, электролиты — ионные проводники, в отличие от электронных проводников — металлов. Электролиты можно разделить на сильные и слабые. Первые— это те, у которых межчастичные связи преимущественно электростатические (кристаллы солей), а вторые — это вещества с преимущественно ковалентными связями (органические и некоторые минеральные кислоты и основания). Степень диссоциации электролита в растворе зависит от его природы, концентрации и от природы растворителя. Вещества, которые в растворителях с большой диэлектрической проницаемостью диссоциированы нацело или почти нацело, в растворителях с малой диэлектрической проницаемостью почти не диссоциируют. [c.182]

Сплавлением Т1О2 с ВаСОз получают титанат бария ВаТЮз — вещество, по электрическим свойствам относящееся к сегнетоэлектрикам (см. разд. 33.1). Эта соль имеет очень высокую диэлектрическую проницаемость при температурах, близких к нормальной, кроме того, обладает способностью деформироваться под действием электрического поля. Кристаллы титаната бария применяются в электрических конденсаторах высокой емкости и малых размеров, в ультразвуковой аппаратуре, в звукоснимателях, в гидроакустических устройствах. Тетрахлорид титана Ti U — эффективный катализатор полимеризации этилена. Соли титана применяют как протравители тканей и кожи. [c.506]

РУТИЛ — минерал, диоксид титана TiOa- Окрашен в темно-желтый, бурый, красный и черный цвета. Р. часто встречается вместе с ильменитом и является сырьем для получения металлического титана. Природный Р. используют для Bll плавки ферротитана, изготовления титановых белил, изделий с высокой диэлектрической проницаемостью, детекторов, керамических изделий и др. Кристаллы искусственного Р.— имитация бриллиантов. Чистые кристаллы Р. с определенными примесямп, подобно рубину, можно использовать в квантовых генераторах света. [c.217]

Хотя водородные связи слабее ковалентных и ионных, они значительно прочнее вандерваальсовых связей и обусловливают ассоциацию молекул воды в жидком состоянии и некоторые аномальные свойства воды, в частности высокие температуры плавления и парообразования, высокую диэлектрическую проницаемость, максимальную плотность при 4 °С, а также особую структуру льда. В кристаллах льда молекула воды образует четыре водородные связи с соседними молекулами воды (за счет двух неподеленных электронных пар у кислорода и двух протонов), что обусловливает возникновение тетраэдрической кристаллической структуры льда. Расположение молекул в таком крис-. талле отличается от плотной упаковки молекул, в решетке много свободных мест, поэтому лед имеет относительно невысокую плотность. При высоких давлениях (выше 200 МПа) обеспечивается более плотная укладка молекул воды и возникает еще несколько кристаллических модификаций льда. При плавлении происходит частичное разрушение структуры льда и сближение молекул, поэтому плотность воды возрастает. В то же время повышение температуры усиливает движение молекул, которое снижает плотность вещества. При температуре выше 4 °С последний эффект начинает превалировать и плотность воды понижается. [c.372]

Для оценки влияния примесных атомов на электропроводность полупроводника необходимо определить изменение полной потенциальной энергин системы при переходе одного электрона с примесного уровня в зону проводимости. Эта величина называется энергией активации донорных примесей —А до и для ее расчета следует воспользоваться методами, которые были применены в 8 при определении ширины запрещенной зоны —Ниже мы не пойдем по этому пути, а просто покажем, что энергия акти-фВации донорных примесей не может быть большой отрицательной величиной. Для этого прибегнем к следующим рассуждениям. Энергия ионизации атомов элементов, применяющихся в качестве донорных примесей, находятся в пределах 4—10 эв (см. табл. 1). При отрыве электрона, находящегося на первой возбужденной орбите, необходимо затратить энергию, в 2—4 раза меньшую, чем энергия ионизации, т. е. 1—5 эв. Такой результат мы получаем на основании формулы (44), при выводе которой предполагалось, что ионизируемые атомы находятся в среде с диэлектрической проницаемостью е, равной 1. В случае, когда е> 1, энергия ионизации уменьшается в е раз. Значения диэлектрической проницаемости для кремния и германия равны соответственно 11 и 16. Отсюда следует, что энергия ионизации донорных примесей в кристаллах этих элементов должна находиться в пределах от — эв =0,06 до — эв = 0,45 . С другой [c.126]

Смешанная соль винной кислоты состава КЫаС4Н,Об 4Нг0 ( сегнетова соль ) является первым изученным представителем сегнетоэлектриков, т. е. веществ, кристаллы которых под действием электрического поля проявляют аномально большие значения диэлектрической проницаемости. Свойство это ограничено определенным температурным интервалом (рис. Х-37). [c.564]

В некотор ых кристаллах при определенных температурах ионы одного типа самопроизвольно смещаются не паралаллельно друг другу, как в сегнетоэлектриках, а антипараллельно. Если в кристалле имеются готовые диполи, то они могут ниже некоторой температуры упорядочиться таким образом, что возникнут цепочки с антипараллельной ориентацией диполей. Такие кристаллы называются антисегнетоэлектриками [19—22]. Анти-сегнетоэлектрик можно рассматривать как совокупность вставленных одна в другую подрешеток, в каждой из которых дипольные моменты направлены параллельно, а их суммарный дипольный момент равен нулю. Природа спонтанной поляризации подрешеток антисегнетоэлектрика такая же, как и в сегнетоэлектриках. Один из примеров антисегнетоэлектрика, состоящего из двух подрешеток, показан на рис. 120. Таким образом, суммарная спонтанная поляризация антисегнетоэлектриков равна нулю. Поэтому антисегнетоэлектрики имеют неполярную структуру и центр симметрии пьезоэффект в них отсутствует. Так же, как и в сегнетоэлектриках, в антисегнетоэлектриках наблюдается фазо-(вый переход в параэлектрическое состояние. При этом происходят перестройка структуры и изменение свойств. При температуре перехода наблюдается максимум диэлектрической проницаемости, величина которой меньше, чем у многих сегнетоэлектриков. Фазовый переход может быть как первого, так и второго рода [19]. [c.277]

Возбуждение электрона в зону проводимости, отвечающее полной ионизации, приводит к возникновению свободных электрона и дырки, способных независимо двигаться под действием приложенного поля. Существует и другая возбужденная конфигурация (экситон — см. главы П, V) с более низкой энергией, с которой электрон и дырка движутся как связанные нейтральные образования. Экситон Френкеля (см. гл. II) совершенно аналогичен позитронию (связанной позитрон-электронной паре) и энергетические уровни этого экситона, так же как и позитрония, задаются боровской моделью атома водорода с заменой массы свободного электрона на приведенную массу т . Далее, так как экситон существует в кристалле, а не в вакууме, кулоновское взаимодействие ослабляется за счет диэлектрической проницаемости. Поэтому энергетический спектр экситона (рис. 174) задается выражением [8, 41 [c.421]

Степень окисления имеет мало общего с реальным зарядом атома в соединениях — так называемым эффективным зарядом. Эффективный заряд служит единственным критерием ионности связи. Изучение поляризации (диэлектрической проницаемости) в кристаллах позволпло определить эффективные заряды атомов в следующих [c.128]

Это подтверждают работы по изучению монослоев ПАВ на границе раздела масло—вода [86, 87], спектров ЯМР водных дисперсий фосфолипидов [88, 89] и по исследованию дифракции рентгеновых лучей на липидных дисперсиях [90, 91]. Кроме того, анизотропия диэлектрической проницаемости даже в кристаллах парафинов незначительна. [c.77]

Во многих растворителях уменьшение силы очень суш.ественно. Иапример. относительная диэлектрическая проницаемость воды равна 78,5, и поэтому на данном расстоянии кулоновское поле почти иа два JJopядкa величины меньше, чем в пакуу. ге. Это является одной из причин того, что вода — такой хороший растворитель кулоновское взаимодействие настолько сильно ослаблено этим растворителем, что ионы взаимодействуют лишь слабо и ие конгло-мерируются в кристаллы. Список относительных диэлектрических проницаемостей дап в табл. 11.1. [c.352]

Одной из причин электролитической диссоциации является уменьшение сил взаимодействия частиц между собой в растворе но сравнению с силами их взаимодействия в чистом веществе из-за высокой диэлектрической ироницаемости растворителя. Так, в ионном кристалле, нанример, поваренной соли (отпосительпая диэлектрическая проницаемость О в кристалле равна единице) сила притяжения ионов описывается законом Кулона и составляет [c.12]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология