Межатомные силы

Твердые тела, построенные из индивидуальных молекул, удерживаемых вместе силами слабого притяжения, называют молекулярными кристаллами. Благородные газы (Не, 1Че, Аг, Кг, Хе, Ни) при очень низких температурах существуют в виде молекулярных кристаллов, которые связаны слабыми межатомными силами. Например, Аг замерзает при — 189°С, образуя плотноупакованную кристаллическую структуру, показанную на рис. 14-1. К числу элементарных веществ, которые кристаллизуются с образованием молекулярных твердых тел, относятся галогены, например Вгг замерзает при - ТС с образованием кристаллической структуры, показанной на рис. 14-2. [c.601]

Кристаллы с замороженными орбитальными моментами (соли -металлов). К этому типу веществ относятся кристаллы, в которых орбитальный магнетизм отсутствует ( заморожен межатомными силами) и весь магнетизм обусловлен одними электронными спинами. Этот случай осуществляется в большинстве солей металлов переходной группы железа. Восприимчивость х можно определить по формуле (551), но при этом эффективное число магнетонов Бора следует находить из соотношения [c.302]

Поскольку полагают, что сила ковалентной связи между двумя атомами определяется плотностью распределения электронов между данными атомами (или вокруг них), то любое изменение электронного распределения обязательно влияет на прочность связи. Поскольку состояния молекулы с различной энергией электронов являются состояниями с различным электронным распределением, то они также соответствуют состояниям с различными межатомными силами. [c.107]

В первом случае распространение колебаний (а следовательно, и перенос теплоты) происходит благодаря действующим в материале межатомным силам. В кристаллическом твердом теле такие колебания можно рассматривать как волны смещения, проходящие через тело. При высоких температурах решеточная теплопроводность ограничена главным образом взаимодействием между самими волнами (фононами), которое возникает вследствие ангармонической связи между колеблющимися атомами. Для сильно неупорядоченных твердых веществ преобладает рассеяние решеточных волн на различного рода дефектах решетки и химических примесях. При низких температурах основная доля теплового сопротивления определяется рассеянием фононов на границах образцов (для достаточно чистых веществ) и рассеянием на границах зерен, дислокациях, точечных дефектах для твердых веществ, имеющих значительное отклонение от идеальных кристаллических тел. [c.232]

Первопричиной анизотропии в линейных полимерах является существование преимущественного направления действия межатомных сил — вдоль главных цепей макромолекул. Для образности изложения позволительно, следуя Волькенштейну, трактовать кооперативную систему — линейную макромолекулу — как материализованную модель Изинга . Но в действительности, какую бы модель Изинга мы ни избрали — одно-, двух- или трехмерную, никакой материализации межатомных сил она не предполагает. Другое дело, что вдоль цепи действуют либо силы обменного типа (чисто ковалентные связи), либо силы переменной природы (частично ковалентные связи), о которых речь шла в гл. I. При ориентации полимерной системы скрытая поначалу (или, точ--нее, локальная) анизотропия внутреннего поля становится явной и проявляется в виде макроскопической анизотропии всех свойств. Вызвано это тем, что теперь преимущественное направление межатомных сил, т. е. то направление, где они на порядок или на два больше, чем в других направлениях, совпадает с осью макроскопической ориентации (или осями — при более сложных формах ориентации . [c.229]

В пространстве, а межатомные силы считаются упругими, такие коллективные колебания принимают вид волн смещения, распространяющихся во всем объеме тела и связывающих отдельные атомы. [c.256]

Межатомные силы, которые обусловливают сцепление между основным металлом и покрытием, заметно ослабевают с увеличением расстояния между атомами. По этой причине следы загрязнений, пленки жиров и окислов значительно влияют на прочность сцепления покрытия и основы и, следовательно, качество подготовки изделий перед покрытием играет здесь немаловажную роль (стр. 168). [c.238]

Следует отметить, что поверхностная энергия и поверхностное натяжение характеризуют межмолекулярные или межатомные силы на поверхности вещества чем больше энергия межатомной связи, тем прн прочих равных условиях больше поверхностное натяжение. Очевидно, что поверхностная энергия и поверхностное натяжение у твердых тел значительно больше, чем у жидкостей. У более тугоплавких веществ удельная поверхностная энергия выше, чем у легкоплавких. [c.115]

Разрушение атомных кристаллических решеток и обнажение атомов на гранях, ребрах или других дефектов с декомпенсацией межатомных сил [c.16]

Теория позволяет вычислить температурную зависнмость теплоемкости, если известна модель межатомных сил. В ряде простых случаев теоретические расчеты хорошо совпадали с результатами экспериментальных исследований. Однако расчет частотного спектра, знание которого позволяет вывести формулу для теплоемкости, оказывается очень трудной задачей. Для этого необходимо знать все силовые постоянные и потенциал взаимодействия между атомами. Однако и тогда решение секулярного уравнения оказывается достаточно сложным. Кроме того, в реальных твердых телах приходится иметь дело со сложными решетками. Если элементарная ячейка такой решетки содержит п структурных элементов, то к акустическим ветвям, получающимся при решении секулярного уравнения, добавляются 3 (п—1) оптических ветвей, которые при определенных условиях отделены друг от друга и от акустических ветвей энергетическими щелями. Все это значительно осложняет расчет спектра нормальных колебаний. [c.113]

В этой главе кратко рассматриваются основные типы сил, проявляющиеся в самых разнообразных системах. Вообще говоря, межатомные силы имеют малый радиус действия, не будь этого, энергия части вещества зависела бы от ее макроскопического размера и было бы невозможно, например, протабулировать молярную энтропию образования вещества, не указывая масштаб эксперимента. С другой стороны, по ряду причин силы взаимодействия через различные поверхности раздела или между ними могут иметь довольно большой радиус действия. Настоящая глава, собственно, и посвящена обсуждению этой противоречивой ситуации. [c.246]

Таким образом, потенциальная энергия U определяется усредненными межатомными силами > валентно не связанных атомов. Эти силы в основном сводятся к сильному отталкиванию на близких расстояниях при перекрытии электронных оболочек и быстро убывают при удалении атомов друг от друга. На расстояниях порядка нескольких ангстрем они пренебрежимо малы. Растворитель можно рассматривать как среду, обладающую поляризацией. Взаимодействие треугольников слагается из взаимодействий составляющих их атомов и феноменологически описывается тормозящими потенциалами внутреннего вращения. Потенциал взаимодей- ствия пары соседних треугольников будем обозначать Ф (фг). [c.63]

Ко второй группе относятся методы структурно-группового анализа, выделение замкнутых по строению атомных групп в молекуле, исследование влияния окружения группы и замещений, внутри- и межмолекулярных взаимодействий и поворотных изомеров. При таких исследованиях наряду с измеренными величинами спектра необходимо располагать дополнительной информацией об относительных амплитудах колебаний частей молекулы в данном нормальном колебании (форма колебаний), а также о тех факторах (геометрия молекулы, характеристики межатомных сил и взаимодействий групп, дипольные моменты связей и др.), которые определяют положение полос или линий в спектре и их интенсивности и поляризации. Совокупность сведений такого рода принято называть интерпретацией полосы (линии). Достаточно надежная и полная интерпретация полосы может быть получена только на основе соответствующего теоретического исследования и модельных расчетов. [c.169]

Для молекул, состоящих из N атомов, картина оказывается гораздо более сложной. Мы ограничимся здесь общим описанием подхода, применяемого при вычислении фундаментальных колебаний. Определение частот колебаний представляет интерес прежде всего в связи с интерпретацией инфракрасных спектров, а также для использования в статистической термодинамике. В выражения для констант равновесий и скоростей наряду с другими величинами входит функция распределения по колебательным состояниям. Из ЗМ степеней свободы Л -атомной молекулы 3 приходятся на поступательное движение и еще 3 (2 в случае линейных молекул) на вращательное движение молекулы. Остальные ЗМ — 6 (для линейных молекул ЗМ — 5) степеней свободы соответствуют колебаниям. Если колебания атомов отвечают гармоническому движению, все они колеблются с одинаковой частотой и в фазе (все атомы одновременно проходят через положения равновесия), то мы имеем дело с так называемыми нормальными колебаниями. Для расчета таких колебаний необходимо знать межатомные силы (описываемые силовыми постоянными) и конфигурацию молекулы (валентные углы и длины связей). Волновое число коле-бания (называемое в этой области спектроскопии фундаментальной частотой) вычисляется из величины X [c.376]

Именно это и затрудняло создание удовлетворительной теории валентности. Коль скоро электроны покоились, межатомные силы с необходимостью сводились к электростатическим силам кулоновского типа, которые, разумеется, не могли дать объяснение ковалентной связи, как, например, в молекуле Н2. Существуют, однако, химические системы, такие, как ионные кристаллы, где электростатические силы играют основную роль (см. гл. 11). Таким образом, становится понятным, почему самые ранние идеи в теории химической связи, выдвигавшиеся главным образом Берцелиусом (1819), были по своей природе электрохимическими и почему в них подчеркивался электроотрицательный и электроположительный характер соединяющихся атомов. В случае статических взаимодействий другой возможности не было. Уже сам Берцелиус сознавал, что электростатическую модель нельзя применять к элементам (например, Нг, С1г, металлический натрий), где в силу сходства атомов не может быть и речи о взаимодействии остаточных зарядов. [c.16]

Поставим теперь вопрос как должны выглядеть эти истинные колебательные движения Полный ответ на этот вопрос включает сведения о том, насколько и в каком направлении сдвинут каждый атом в любой момент времени. Для этого требуется решение довольно сложных уравнений. Для химических целей обычно достаточно менее точного описания. Во-первых, мы можем отметить, что истинное колебательное движение должно быть таким, чтобы центр тяжести молекулы или ее угловые моменты не изменялись, поскольку мы уже выделили поступательное и вращательное движения. В случае двухатомной молекулы возвращающая сила, пропорциональная силовой постоянной, стремится вернуть молекулу из искаженной конфигурации в ее равновесную конфигурацию [см. уравнение (3)]. В случае многоатомной молекулы имеется много возвращающих сил, соответствующих всем различным межъядерным расстояниям в молекуле. К счастью, не все из этих сил одинаково существенны. Чтобы получить полуколичественное или хотя бы качественное представление о том, какова форма колебаний, мы можем пренебречь теми межатомными силами, которые сравнительно слабы, и рассматривать только более существенные. Далее, было найдено, что можно получить хорошее приближение к форме колебаний, позволяющее сделать ряд выводов, интересных для химии, если предположить, что наиболее существенные силы ассоциированы с некоторыми характеристиками химических связей. [c.284]

Экспериментальные данные по адсорбции и поверхностному натяжению для большинства сплавов показывают большие отклонения от такой модели, которые трудно количественно предсказать. Это отражает тот факт, что межатомные силы на поверхности сильно отличаются от соответствующих сил в объеме и пока еще плохо изучены. [c.392]

Межмолекулярные (межатомные) силы притяжения весьма малы, не обладают способностью насыщаться, как это свойственно химическим силам, и действуют на близких расстояниях (порядка 10" °—10"2 м). Их обычно называют ван-дер-ваальсовыми силами. С проявлением этих сил приходится считаться при изучении таких явлений, как поверхностное натяжение, растворение, сольватация молекул в растворах, адсорбция, коагуляция и т. д. [c.68]

Для того чтобы применить к таким системам, как УаС или РеЗ, термин соединение , целесообразно отказаться от критерия постоянства состава и основываться на существовании определенного типа решетки с определенными межатомными силами и свойствами. [c.274]

Этот обычный способ образования кристаллов, однако, может быть нарушен в структурах, в которых действует несколько типов межатомных сил. Когда силы превышают вандерваальсовские, как, например, в воде, то образуется более открытая структура в ре- [c.44]

Опыты В. И. Данилова и сотрудников доказывают, что вид ближнего порядка в жидкостях, так же как и в кристаллах, определяется свойствами межмолекулярных или межатомных сил. Вместе с тем из этих опытов следует, что тепловое движение влияет на структуру жидкостей значительно больше, чем на структуру кристаллов. Влияние теплового движения заметно сказывается на взаимном расположении ближайших атомов. При больших расстояниях между атомами действие теплового движения, как мы видели, полностью преодолевает силы межатомной взаимосвязи. [c.128]

При общей обработке данных нельзя воспользоваться теми упрощениями, которые возможны благодаря симметрии молекулы. Химическая интуиция говорит о том, что большинство силовых постоянных фактически должны равняться нулю, так как в молекуле существет ны только те межатомные силы, которые сохраняют постоянными расстояния между двумя атомами, соединенными химической связью, и углы меноду связями одного атома. Поэтому почти во всех случаях используется простое выражение, называемое потенциальной функцией валентных сил, для которого внутренними координатами являются изменение длины связи и угла между связями. [c.298]

Из данных квадрупольного взаимодействия следует, что кристаллическая решетка AI I3 на 2/3 является ионной и на 1/3 ковалентной. Мономерный AI I3 проявляет сильный поляризующий эффект — дипольный момент равен 5,3 Д что объясняет его каталитическое действие в результате влияния на межатомные силы в молекуле, с которой он образует комплексы. [c.20]

Все упругие свойства данного материала меняются с температурой. При нагревании материал расширяется, средние межатомные расстояния растут, а межатомные силы уменьшаются. Этот процесс, приводящий к уменьшению модулей упругости, не зависит от времени. Вместе с тем приток теплоты при повышенных температурах вызывает релаксационные процессы, которые вносят нестационарный вклад в деформацию. В силу этого динамические свойства слабее зависят от температуры, чем квазистатическне. Например, квазистатическое значение модуля Юнга уменьшается на 50 % при повышении температуры от комнатной до 600 °С, в то время как при измерении модуля акустическими методами это уменьшение составляет всего около [c.197]

ИНФРАКРАСНАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ (ИК спектроскопия), раздел мол, оптич. спектроскопии, изучающий спектры поглощения и отражения электромагн. излучения в ИК области, т.е. в диапазоне длин волн от 10 до 10 м. В координатах интенсивность поглощенного излучения-длина волны (или волновое число) ИК спектр представляет собой сложную кривую с большим числом максимумов и минимумов. Полосы поглощения появляются в результате переходов между колебат. уровнями осн, электронного состояния изучаемой системы (см. Колебательные спектры). Спектральные характеристики (положения максимумов полос, их полуширина, интенсивность) индивидуальной молекулы зависят от масс составляющих ее атомов, геом, строения, особенностей межатомных сил, распределения заряда и др. Поэтому ИК спектры отличаются большой индивидуальностью, что и определяет их ценность при идентификации и изучении строения соединений. [c.250]

La rn a ii d i e M. Межатомные силы циклогексана. Инфракрасные спектры поглощения и строение некоторых производных циклогексана. Ann. Uriv. Раг1.ч, 1953, [c.668]

Читателю предлагается обдумать небезынтересный факт, что при переходе к материализованной трехмерной модели Извинга , примером которой могут служить типичные неорганические ковалентные кристаллы — алмаз или кварц, обсуждаемая уникальная природа физических свойств полимеров исчезает. Действительно, теперь нет больше преимущественного направления все кристаллографические направления практически равноправны, ибо природа межатомных сил во всех направлениях одинакова. Поэтому в таких полимерах плавление и деполимеризация — совпадающие процессы, что является одним из доказательств фазовой природы самой полимеризации. [c.229]

Межатомные силы притяжения у инертных газов при атмосферном давлении намного слабее, чем у металлов. Форма атомов инертных газов близка к сферической. Здесь при характеристике упаковок ПГУ, ГЦК и ОЦК модель жестких шаров вполне применима. Плавление неона, аргона, криптона и ксенона сопровождается ростом объема на одну и ту же величину (11,5%), причем жидкая фаза имеет структуру, напоминающую ОЦК (2 8), а твердая имеет гранецентрированную кубическую упаковку. Увеличение объема при плавлении этих веществ на 4% больше, чем при аллотропном превращении плотноупа-кованного распределения жестких шаров одинакового размера в более рыхлое распределение ОЦК (см. стр. 272). Избыточные 4% можно отнести за счет возникновения в структуре ОЦК большого числа дефектов, благодаря чему дальняя упорядоченность расположения атомов инертных газов после плавления исчезает. Среднее координаци- [c.277]

Мол. пучки из газодинамич. источников обычно содержат кластеры-от димеров до содержащих неск. сотен атомов. Лазерное распыление твердых мишеней в сопле газодинамич. источника позволило получить кластерные пучки практически всех элементов периодической системы, в т. ч. получить такие стабильные молекулы, как g ,. Эксперименты с кластерными пучками проводятся для исследования межатомных сил, физ.-хим. св-в кластеров и их зависимости от размера кластера, а также для получения тонких пленок (см. Эпитакси.4), каталитич. пов-стей и модификации пов-сти с целью придания ей заданных св-в. [c.124]

В промышленно выпускаемых приборах обычно используют консоли из нитрида кремния с пирамидальными остриями (основа 4 х 4 мкм, высота 4мкм). Номинальный радиус кривизны вершины острия обычно составляет от 20 до 50 нм. В идеальном случае на вершине острия размещается один атом (рис. 10.5-8). В методе АСМ острие всегда находится в контакте с поверхностью (это называют контактным режимом). Вследствие этого всегда существуют межатомные силы отталкивания в области контакта из-за перекрывания электронных оболочек атомов острия и субстрата. Кроме этих близкодействующих сил возникают также дальнодействующие силы (например, кулоновские силы между зарядами, диполь-дипольные взаимодействия, поляризационные силы, вандерваальсовы дисперсионные силы, капиллярные силы, обусловленные наличием пленок адсорбата между острием и субстратом), которые могут быть силами притяжения или отталкивания (рис. 10.5-8). Хотя оба типа сил вносят вклад в обш ую силу, действующую на кантилевер, только изменяющаяся сила межатомного отталкивания позволяет получить изображение поверхности с [c.375]

Как следует из табл. 1.4.16, наибольшие величины Е , достигаюшие 1,07 и 1,12 эВ, отмечены у самой опасной с точки зрения снижения межатомных сил сцепления в зернограничном а-твердом растворе примеси — атомов фосфора — при температуре 873 К. У атомов азота и серы энергии взаимодействия с границей зерна в ышя-шей стали 20 достигают максимальных величин 0,81 эВ при 673 К (азот) и 0,61 эВ при 973 К (сера). В сталях 20пс и 20сп эти примеси находятся в основном в связанном состоянии и не оказывают столь резкого воздействия на величину Е , а, следовательно, их роль в снижении когезии границ и изменении величины их электрохимической активности не так заметна. [c.69]

Для объяснения различий расчетных и опытных значений разрывных напряжений Гриффит [75] предположил, что в испытываемых кристаллах всегда имеются трещины, и вычислил, при каком значении напряжения, перпендикулярного трещине, равновесие нарушится и начнется ее разрастание. Физическая картина разрыва хрупкого однородного материала, нарисованная Гриффитом, основана на предположении о существовании критического разрывного напряжения. Временные эффекты не учитывались. Согласно Гриффиту разрыв может наступить лишь тогда, когда перенапряжение у вершины хотя бы одной из трещин достигнет теоретического значения, определяемого межатомными силами сцепления. Пока напряжение в вершине трещины не достигло предельного значения, трещина не растет. 1Лосле того, как определенное напряжение у вершины трещины достигнуто, последняя начинает расти со скоростью, близкой к скорости распространения упругих волн, рассекая тело на части. [c.52]

Сульфидное коррозионное растрескивание под напряжением, наблюдающееся как для низкопрочных сталей с феррито-перлитной структурой, так и для высокопрочных сталей с сорбитной структурой, также обусловлено проникающим в сталь водородом, скапливающимся в местах трехосного напряженного состояния — границы зерен, карбидные и сульфидные частицы и др. В этих местах водррод понижает предельную величину межатомных сил сцепления и тем самым способствует образованию микротрещин и последующему формированию магистральной трещины [2.18, 2.19]. Трещина в данном случае распространяется перпендикулярно относительно направления приложенного напряжения. Процесс разрушения может усиливаться за счет дефектов структуры материала (скопления дислокаций, неравномерное распределение карбидных частиц и др.). [c.153]

Модель межатомных сил, примененная для расчета теоретической прочности, учитывала силовой ангармонизм (нелинейность сил взаимодействия между атомами), проявляющийся в процессе разрыва связей. Уравнение (2.1) также получено с учетом ангармоиизма, обусловливающего в твердых телах тепловое расширение и другие тепловые свойства. При высоких температурах (когда кТ и, где U=Uo—Kmf) практически первое отклонение атома от положения равновесия (первое колебание) приводит к переходу через потенциалыплй барьер U, и поэтому т равно периоду колебания tq. [c.22]

Глубже вопрос рассмотрен в монографии [1]1 Здесь обоснование принципа микропериодичности сводится, по существу, к двум утверждениям 1) в веществе можно выделить малый конечный объем (малый потому, что межатомные силы в основном короткодействующие ), в котором достигается энергетически оптимальная конфигурация атомов, причем химический состав этого объема соответствует одной или нескольким формульным единицам данного вещества наличие в рассматриваемой бесконечной системе множества таких совершенно идентичных (вместе со всем своим содержимым) объемом представляется очевидным 2) в каждом из выделенных объемов найдется точка, эквивалентная аналогичной точке другого такого же объема (по отношению к бесконечной совокупности атомов вещества). [c.138]