Радиусы атомные п структура металлов н еле

Атомные радиусы и структуры металлов. Закон Вегарда. [c.177]

Атомные и ионные радиусы используют при определении строения молекул, изучении атомной структуры жидких металлов и сплавов, количественном описании взаимного расположения частиц в растворах электролитов. [c.139]

Величины металлических , или атомных, радиусов получаются делением пополам кратчайших межатомных расстояний в структурах чистых металлов, характеризующихся координационным числом 12. Если структура металла характеризуется иными координационными числами, то для получения величины атомного радиуса недостаточно знания половины кратчайшего межатомного расстояния. В это значение должна быть внесена поправка на координационное число. Величины поправок были указаны в табл. 16 на стр. 146. [c.284]

В таких случаях берут среднее значение из двух расстояний. (Это пе относится к структурам цинка и кадмия, очень сильно отличающимся от плотнейших упаковок, что видно из отношения с а 1,856 и 1,885 соответственно.) Если в структуре металла координационное число оказывается меньшим, то радиус, соответствующий КЧ 12, получают другими способами, В результате сравнения межатомных расстояний во многих металлах и сплавах Гольдшмидт обнаружил, что для данного металла кажущийся атомный радиус находится в определенной зависимости от координационного числа. Получены следующие отно- [c.454]

С, Ы, О. Вследствие сказанного, при образовании фазы внедрения решетка исходного металла обычно изменяется незначительно [17]. Поэтому в фазах внедрения атомы металла имеют одну из типичных металлических решеток гексагональную, кубическую гранецентрированную или объемно-центрированную. Установлено, что в силу специфики строения карбиды, имеющие структуру фазы внедрения, образуются только при определенных отношениях атомных радиусов углерода и металла, лежащих в пределах 0,41< <гс гм<0,59. [c.11]

Диффузия по междоузлиям маловероятна, когда происходит взаимная диффузия двух металлов, так как размеры их атомных радиусов имеют тот же порядок, что и межатомное расстояние. Высказывалось несколько точек зрения на механизм взаимной диффузии. В настоящее время общепринятым является механизм, согласно которому атомы растворенного вещества и растворителя перемещаются при миграции вакансий решетки. Таким образом, процесс диффузии зависит от степени несовершенства решетки (дефектной структуры) металла-растворителя и образующегося интерметаллического соединения. [c.367]

К. — фазы внедрения. Кристаллич. структуры К. этого типа представляют собой решетки из атомов металлов переходных групп, в поры к-рых внедрены атомы углерода, при отношении атомных радиусов углерода и металла 0,59 0,41 [c.213]

Количество работ, пытавшихся объяснить структуру металлов и их сплавов на основе соотношений атомных радиусов (см. таблицу 27), довольно велико. Однако, по нашему мнению, нельзя не считаться с данными, свидетельствующими о второстепенном значении в этом случае стерических факторов. Так, па- [c.177]

Как уже указывалось, образованию твердых растворов благоприятствуют близость химических свойств, атомных радиусов и типов кристаллической структуры исходных веществ (с. 134). Несоблюдение одного из этих условий приводит к тому, что твердые растворы между компонентами образуются лишь в ограниченных пределах концентраций или же не образуются вообще. Например, предельная растворимость ряда металлов в никеле г =0,124 нм) выражается в виде следующего ряда [c.254]

В настоящее время структуры большинства металлов хорошо известны. Разделив пополам расстояние между центрами любых двух смежных атомов в решетке металла, получаем атомный ра--диус. Значения атомных радиусов металлов приведены в табл. 1.3. Атомные радиусы металлов в периодах уменьшаются, так как при одинаковом числе электронных слоев в атомах металлов возраста- [c.46]

Согласно этой теории, катализ происходит только при структурном и энергетическом соответствии катализируемых молекул данному катализатору. Теорией Баландина было предсказано, что реакции каталитического гидрирования бензола и дегидрирования циклогексана могут идти только на переходных металлах, имеющих гранецентрированную кубическую структуру или гексагональную структуру и притом атомные радиусы строго определенных размеров. При этих условиях шестичленные циклы образуют на октаэдрических гранях кристаллов металла шесть связей М— — С — С, валентный угол которых близок тетраэдрическому углу. Данным условиям удовлетворяют палладий, платина, иридий, родий, осмий и все они являются активными катализаторами гидрирования бензола и дегидрирования циклогексана. В то же время металлы, обладающие объемноцентрированной структурой, например тантал, вольфрам, даже при почти таких же размерах их атомных радиусов, как у платиновых металлов, а также металлы, имеющие такую же кристаллическую структуру, как платина, но иные размеры атомных радиусов, в частности серебро, золото, или не относящиеся к переходным элементам — медь, цинк,—все эти металлы не проявляют каталитической активности в вышеуказанных реакциях. Таким образом, структура поверхностных соединений бензола и циклогексана с платиновыми металлами была описана и доказана. Мало того, было, в сущности, установлено, что в условиях катализа подобные соединения легко и притом в точности воспроизводятся. Иначе катализ был бы невозможен. [c.59]

Твердые растворы. Диаграмма плавкости, представленная на рис. 93, в, соответствует неограниченной растворимости одного металла в другом как в жидкой фазе (расплаве), таки в твердой (сплаве). Подобные сплавы называются твердыми растворами с неограниченной растворимостью. Образованию сплавов, являющихся твердыми растворами, способствует близость химических свойств металлов, их атомных радиусов и типа кристаллической структуры. Например, твердые растворы с неограниченной растворимостью образуют золото с серебром. [c.274]

Теплота сублимации и степень заполнения -орбиталей являются мерой прочности когезионной связи металл — металл. Существуют два аспекта электронной структуры. Один из них определяет зависимость радиуса и плотности и обусловливает связь между -вакансиями и хемосорбционными свойствами металлов восьмой группы, другой определяет величины теплот сублимации и температур плавления и, следовательно, хемосорбционное поведение иных металлов. Кислород хемосорбируется на всех изученных -, 5- и р-металлах, кроме золота. Предполагается, что у кислорода связь носит ионный характер и обусловлена участием в процессе 5- и р-орбиталей. При хемосорбции азота активны только переходные металлы с числом дырок в атомной -зоне, превышающим два У, Та, Мо, Ti, 2г, Ре. [c.152]

Простые вещества. Физические и химические свойства. В компактном состоянии все три элемента V—КЬ—Та представляют собой металлы светло-серого цвета, хорошо поддающиеся механической обработке в чистом состоянии. Все эти металлы характеризуются кристаллическими структурами с координационным числом 8 (ОЦК). Для металлов это сравнительно неплотная упаковка. В сочетании с более высокими температурами плавления элементов подгруппы ванадия по сравнению с титаном и его аналогами факт неплотной упаковки указывает иа возрастание ковалентного вклада в химическую связь. Это обусловлено увеличением числа иеспаренных электроиов на заполняющейся дефектной (п—1) -оболочке. Закономерность изменения параметров кристаллических решеток хорошо коррелирует с величинами атомных радиусов. [c.301]

По физическому строению их делят на ряд типов, основными из которых являются растворы замещения и растворы внедрения. Растворы замещения образуются между металлами, имеющими близкие атомные радиусы и сходные электронные структуры, а следовательно, и сходные кристаллические формы. Атомы одного металла последовательно заменяют в кристаллической решетке атомы другого металла, и постепенно кристаллическая структура одного металла переходит в структуру другого. Непрерывные твердые растворы относятся главным образом к этому типу. [c.273]

Окислы. Атом кислорода невелик, его радиус меньше радиусов атомов углерода и азота однако настоящие фазы внедрения кислорода — только твердые растворы и низшие окислы переходных металлов. В силицидах и боридах фактором, препятствующим образованию фаз внедрения, является большой атомный радиус, в окислах такой фактор — электронная структура атома кислорода. Электронная оболочка атома кислорода ls 2s 2p имеет два неспаренных электрона. Кислород подчиняется правилу октета, и завершенная электронная структура может быть получена путем приобретения двух электронов. Поэтому у кислорода донорная способность ослаблена склонностью к поглощению электронов. Цирконий и гафний легче отдают электроны, поэтому только титан образует с кислородом фазу переменного состава на основе окисла TiO с преимущественно металлической связью (радиус кислорода в ней 0,7 A) и координационным числом титана 6. [c.236]

СВЯЗИ между атомами и структуры элементов. При плавлении металлов металлическая связь частично сохраняется в расплаве. При плавлении таких макромолекулярных веществ, как например, углерод, разрываются почти все связи. Стандартная энтальпия плавления изменяется подобным образом, в соответствии с порядковым номером (зарядом ядра) элемента. Зависимость температуры кипения от порядкового номера элемента показана на рис. 15.3. Стандартные энтальпии испарения (разд. 8.1) изменяются аналогично. На рис. 15.4, а показана зависимость значений атомных радиусов от порядковых номеров элементов, а на рис. 15.4, б сравниваются размеры некоторых атомов и ионов. [c.359]

Уменьшение молярного объема до середины малого периода, несмотря на монотонное возрастание молярной массы, обусловлено более резким возрастанием плотности. Действительно, в IA — ША-группах располагаются металлы, обладающие плотноупакованными структурами. Вследствие уменьшения атомных радиусов по периоду слева направо наблюдается уменьшение межатомных расстояний, что в совокупности с увеличением атомной массы и приводит к возрастанию плотности, а следовательно, к уменьшению молярного объема. У простых веществ второй половины малых периодов начиная с IVA-группы в соответствии с правилом 8—N реализуются "рыхлые" структуры с малыми координационными числами, что и приводит к резкому уменьшению плотности, несмотря на возрастание атомной массы. Поэтому молярные объемы во второй половине периода возрастают. Следуя этой закономерности, можно было бы ожидать, что наибольшими молярными объемами в пределах каждого периода должны обладать благородные газы (в кристаллическом состоянии). Однако вследствие образования плотноупакованных структур (хотя и обусловленных силами Ван-дер-Ваальса) плотность их кристаллов оказывается несколько выше ожидаемой, что и приводит к некоторому уменьшению молярного объема. У переходных -металлов с близкими по характеру упаковки кристаллическими структурами в пределах одного периода [c.245]

Непрерывные твердые растворы с другими металлами образует только 7-марганец (ГЦК), причем в качестве партнеров выступают изоструктурные модификации металлов 3(/-ряда, которые имеют с марганцем близкие значения атомных радиусов (V, 7-Ге, / -Со, N1, Си). Рений образует непрерывные твердые растворы с металлами, обладающими ГПУ-структурой (Ки, Оз, а-Со). [c.482]

Структура атомов элементов, включающих 32-электронный слой з-, р , й , / ), который сформировался у лантаноидов (л=4, 7= ==58—71),— лантаноидное сжатие (уменьшение радиуса атомов) — от лантаноидов распространяется на последующие элементы, что сказывается на свойствах элементов с 2>71 (начиная с НГ). Например, плотность металлов от НГ до Аи — Hg примерно вдвое больше плотности -металлов пятого периода (2>39, начиная с 2г). Это закономерно, так как атомные массы -металлов, расположенных после лантаноидов, приблизительно вдвое больше атомных масс их аналогов в пятом периоде, а атомные радиусы (у 2г 0,160 нм, у НГ 0,159 нм и т. д.), и, следовательно, атомные объемы близки. Максимальную плотность имеет осмий (22,5 г/см . Химические свойства -элементов пятого и шестого периодов сходны. Так, 2г по свойствам ближе к Н5, чем к Т1 МЬ ближе к Та, чем к V Мо — к Ш, чемкСг Тс—к Ке, чем к Мп Ru— кОз, чем к Ре НЬ — к 1г, чем к Со Рс1 — к Р1, чем к N1 Ag — к Аи, чем к Си С(1 — к Hg, чем к 2п, [c.89]

Большое влияние на физические и химические свойства металлов оказывают размеры их атомов. Атомы с малым радиусом, как правило, образуют очень прочную кристаллическую структуру (радиус металлического атома железа, напрнмер, только 1,25 А), что приближает его к неметаллам и приводит к образованию структуры, напоминающей атомную. Напротив, металлы, образованные большими атомами, чаще всего химически п термически более активны. Примером могут служить цезий (2,74 А), барий (2,25 А) и лантан (1,88 А), имеющие максимальные размеры металлического рад11уса и относящиеся к числу самых активных. [c.254]

Восстановительная активность переходных металлов ниже, чем непереходных. Электродные пс-тенциалы, характеризующие восстановительную активность, в основном являются функцией атомного радиуса, способности ионоз (практически низкозарядных) х гидратации, а также функцией устойчивости пленок, покрывающих -металлы. Последние зависят от многих причин структуры металла и структуры пленка (способности пленки схватываться с поверхностью металла], свойств продукта, образующего пленку, в частности от способности его растворяться в водных растворах. [c.496]

Различие между простыми и переходными металлами проявляется уже ири сравнении атомных радиусов (см. рис. 23). й-, /-Элементы характеризуются меньшими значениями радиусов, чем зр-металлы. Кроме того, различие атомных радиусов у 5р-элементов-аналогов значительно больше, чем у элементов вставных декад. Так, у щелочных металлов радиусы изменяются от 0,25 для КЬ и Сз до 0,155 нм у а атомные радиусы всех с(-31лементов укладываются в интервале 0,13—0,16 нм. Это обусловлено заполнением вакантных орбиталей в уже существующей предвнешней оболочке у -элементов. Еще более близки атомные радиусы у /-металлов, что объясняется заполнением третьего снаружи энергетического уровня. Так, все элементы семейства лантаноидов имеют атомные радиусы в пределах 0,171—0,184 нм. Исключением являются европий и иттербий, которые, обладая стабильной структурой и характеризуются атомными радиусами, равными соответственно 0,202 и 0,19 нм. [c.371]

К даннохму классу структурных типов могут принадлежать не только те соединения, компоненты которых имеют очень близкие атомные радиусы (таких комбинаций металлов известно очень мало), но и соединения с отношением атомных ра-дпусов компонентов, заметно отличающимися от 1 (например, с Гцг/га = = 1,21) в структурах последних размеры атомов выравниваются (эффективные атомные радиусы становятся равными). [c.311]

Согласно правилу Хэгга, структуры карбидов, нитридов, боридов и гидридов переходных металлов определяются отношением радиусов г = гх1гме, где гх и гме — радиусы атомов внедренного элемента и переходного металла соответственно. Если г меньше, чем 0,59, атомы металла образуют простые структуры Al, А2, ЛЗ или простую гексагональную структуру. Если г больще, чем 0,59, переходный металл и внедренные элементы образуют сложные структуры. При г, меньшем 0,59, атомы легких элементов располагаются в самых больших междоузлиях сравнительно простой первичной структуры металла. Междоузлие обязательно должно быть меньше, чем внедряющийся атом, который в нем размещается, так как иначе связи между атомами металла и неметалла будут недостаточно сильными и структура станет неустойчивой. В то же время междоузлие не может быть намного меньше атома неметалла, иначе внедрение последнего вызовет такое расширение первичной решетки металла, что взаимодействия металл—металл станут слабыми и структура также потеряет свою устойчивость. Хэгг наблюдал, что если г больше 0,59, то атомный объем, занимаемый каждым металлическим атомом, в сложных структурах меньше, чем он был бы в гипотетической простой структуре. Следовательно, сложные структуры образуются для того, чтобы не допустить чрезмерного расширения структуры металла сравнительно большими внедряющимися атомами. [c.37]

Первый заключается в том, что на формирование поверхностных связей в адсорбционных системах наряду с кристаллографической структурой поверхности существенно влияют локализованные электронные конфигурации атомов адсорбата адатома и электронная структура металла-адсорбента. К такому выводу приводят как теоретические работы по расчету величин теплоты испарения и степени заселенности поверхностных уровней энергии [604, 1067], так и экспериментальные данные. Например, различная электронная конфигурация валентных подоболочек адатомов V и Na, имеющих одинаковый атомный радиус, по разному влияет на анизотропию свойств W [91] У гораздо более чувствителен к конфигурации ненасыщенных электронных связей на подложке, чем щелочные или щелочноземельные элементы, что можно связать с наличием незаполненной 4 /-подо6олочки у У. [c.18]

Металлические твердые растворы. Металлы характеризуются повышенной склонностью растворять металлы и в мень[пей степени неметаллы. Эта способность следствие предельной нелокализованности металлической связи. Вследствие дефицита электронов (см, рис, 64) валентная зона металлическ010 кристалла может принимать некоторое число добавочных электронов, не вызывая изменений структуры и металлических признаков кристалла. Образованию твердых растворов благоприятствует близость химических свойств, атомных радиусов и типов кристаллической структуры исходных вешеств (см. с. III). Несоблюдение одного из этих [c.205]

В настоящее время структура большинства металлов хорюшо известна. Атомный радиус металла считают равным половине расстояния между центрами любых двух смежных атомов в решетке металла. Значения атомных радиусов металлов приведены в табл. 1.3. В пределах периода элементов атомные радиусы металлов уменьшаются, так как при одинаковом числе электронных слоев в атомах металлов возрастает заряд ядра, а следовательно, и притяжение ядром электронов. Так, для элементов третьего периода Ыа, М и А1 радиусы г, соответственно равны 189, 160, 143 пм. В меньшей степени снижается г элементов вставных декад, особенно в триадах элементов, входящих в VIII группу. Так, если г,(5с) 164 пм, то г, для Ре, Со, N1 соответственно равны 126, 125, 124 пм. Еще в меньшей степени снижается л, в рядах лантаноидов и актиноидов. Так, при переходе от Се (183 пм) к Ьи (174 пм) г, снижается всего на 9 пм. [c.50]

В настоящее время структуры большинства металлов хорошо известны. Разделив пополам расстояние между центрами любых двух смежных атомов, мы получаем атомный радиус. Величины атомных радиусов металлов приведены в табл. 8. Атомные радиусы металлов в периодах уменьшаются, так как в них при одинаковом числе электронных слоев возрастает заряд ядра, а следовательно, и притяжение им электронов так, (Гат)на =1,89 (Гат)мг = 1.60 (га д = 1,43 А. Сравнительно медленно уменьшается г элементов вставных декад, особенно в триадах элементов, входящих в VIII группу так, если (Гат)зс = иб4 А и (/-ат)т1 = 1,46 А, то Гат ДЛЯ Рё, Со И № равны соответственно 1,26 1,25 и 1,24 А. Еще медленнее происхбдит уменьшение в подгруппе лантаноидов (и актиноидов) так, при переходе от Се (1,83 А) до Ьи (1,74 А) падает всего на 0,09 А. [c.80]

В случае же растворения в серебре золота (один валентный электрон—3 ) электронная концентрация ие изменится, поэтому Аи и А растворяются друг в друге неограниченно. Образованию твердых растворов благоирипятствуют близость химических свойств, атомных радиусов и. типа кристаллической структуры исходных веществ. Несоблюдение одного из этих условий приводит к тому, что твердые растворы между ко.мпонентами образуются лишь в ограниченных пределах концентраций или же не образуются вообще. О предельной растворимости ряда металлов в N1 можно судить по данным табл. 13. [c.77]

Металлы с объемно-центрированной кубической решеткой. К этой группе металлов принадлежат литий, натрий, калий, рубидий и цезий. Их структура в жидком состоянии исследовалась как рентгенографически, так и нейтронографически. Получаемые для них кривые интенсивности и вычисленные по ним кривые атомного распределения заметно не отличаются от соответствующих кривых для золота, меди, серебра или свинца, если не считать несовпадение максимумов, связанное с различием радиусов атомов и плотности металлов. [c.179]

Уменьшение молярного объема до середины малого периода, несмотря на монотонное возрастание молярной массы, обусловлено более резким возрастанием плотности. Действительно, в 1А—И1А-группах располагаются металлы, обладаюш,ие плотноупакованны-ми структурами. Вследствие уменьшения атомных радиусов по периоду слева направо наблюдается уменьшение межатомных расстояний, что в совокупности с увеличением атомной массы и приводит к возрастанию плотности, а следовательно, к уменьшению молярных объемов. У простых вепдеств второй половины малых периодов, начиная с 1УА-группы, в соответствии с правилом 8—N реализуются рыхлые структуры с малыми координационными числами, что и приводит к резкому у.меньшению плотности несмотря на возрастание атомной массы. Поэтому молярные объемы во второй половине периода возрастают. Следуя этой закономерности, можно было бы ожидать, что наибольшими молярными объемами в пределах каждого периода должны обладать благородные газы (в кристаллическом состоянии). Однако вследствие образования плот-ноупакованных структур (хотя и обусловленных силами Ван-дер-Ваальса) плотность их кристаллов оказывается несколько выше ожидаемой, что и приводит к некоторому уменьшению молярного объема. У переходных -металлов с близкими по характеру упаковки кристаллическими структурами в пределах одного периода плотность варьирует в сравнительно небольших пределах с общей тенденцией увеличения от начала вставных декад к элементам УИ1В-группы (триады). С учетом монотонного возрастания атомных масс это приводит к относительному постоянству молярного объема. В ряду лантаноидов наблюдается монотонное уменьшение молярного объема, обусловленное возрастанием плотности вследствие уменьшения межатомных расстояний в кристаллах за счет лантаноидной контракции. [c.34]

Металлохимия элементов подгруппы титана. Физико-химические характеристики титана и его аналогов дефектность -электронной оболочки, средние по величине значения потенциалов ионизации и атомных радиусов, высокие температуры плавления и типичные для металлов плотноупаковапные структуры — обусловливают многообразие металлохимических возможностей этих элементов. Титан, цирконий и гафний образуют непрерывные твердые растворы друг с другом в обеих модификациях. Тройная система Ti—Zr—Hf является единственным примером системы, в которой реализуются два вида непрерывных твердых трехкомпонентных растворов в двух модификациях (рис. 47). Со многими переходными металлами они [c.242]

Существование в Периодической системе вставных d и /-рядов существенно влияет на ионизационные потенциалы и атомные (ионные) радиусы последующих элементов. Особенно велико влияние заполненного 4/1 -слоя, которое называется лантаноидным сжатием (контракцией). Это явление заключается в том, что наличие завершенного 4/14-уровня способствует уменьшению объема атома за счет взаимодействия оболочки с ядром вследствие последовательного возрастания его заряда. Поэтому, наприм(ф, с увеличением атомного номера в ряду лантаноидов происходит неуклонное уменьшение размеров атома. Это же явление объяенж т целый ряд особенностей, характерных для d- и sp-элементов VI периода, следующих за лантаноидами. Так, лантаноидная контракция обусловливает близость атомных радиусов и ионизационных потенциалов, а следовательно, и химических свойств -элементов V и VI периодов (Zr—Hf, Nb—Та, Мо—W и т. д.). Особенно ярко это выражено у элементов-близнецов циркония и гафния, поскольку гафний следует непосредственно за лантаноидами и лантаноидное сжатие компенсирует увеличение атомного радиуса, вызванное появлением дополнительного электронного слоя. Эффект лантаноидной контракции простирается чрезвычайно далеко, оказывая влияние и на свойства sp-элементов VI периода. В частности, для последних характерна особая устойчивость низших степеней окисления Т1+ , РЬ , Bi+з, хотя эти элементы принадлежат, соответственно, к III, IV и V группам. Это объясняется наличием так называемой инертной б52-эле- ктронной пары, не участвующей в образовании связей группировки электронов, устойчивость которой опять-таки обусловлена лантаноидной контракцией. У таллия, свинца и висмута участвуют в образовании связи лишь внешние бр-электроны (Tl[6s 6p ], Pb[6s 6p2], Bi[6s 6p ]). Аналогичное явление актиноидной контракции , по-видимому, также должно наблюдаться, хотя и в меньшей степени. Однако проследить это влияние пока невозможно вследствие малой стабильности трансурановых элементов и незавершенности VII периода. Таким образом, положение металла в Периодической системе и особенности структуры валентной электронной оболочки играют определяющую роль в интерпретации химических и металлохимических свойств элементов. [c.369]