кристалл и электронная структура

В дифракционных методах исследования структуры используются рентгеновские лучи, поток электронов или нейтронов с длиной волны того же порядка, что и расстояния между атомами в молекулах или между атомами, ионами и молекулами в кристаллах. Поэтому, проходя через вещество, эти лучи дифрагируют. Возникающая при этом дифракционная картина строго соответствует структуре исследуемого вещества. Рентгеновские лучи (рентгенография) чаще всего применяют для исследования структуры кристаллов, электроны (электронография) — для исследования газов и кристаллов нейтроны (нейтронография) — для исследования жидкостей и твердых гел. [c.150]

Свойства металлов отражают особенности электронной структуры атомов и специфику взаимодействия их в кристалле (см. 5.10). Для металлов типичны большая электрическая проводимость и теплопроводность, металлический блеск, пластичность, образование сплавов и другие свойства. Металлы переходных элементов существенно отличаются от непереходных. [c.121]

Так как активность зависит от геометрии поверхности и электронной структуры вещества, то торцы, ребра и углы кристаллов обладают различной активностью. [c.16]

Между молекулярной структурой нефтяного сырья и кристаллической структурой изготовленной из него углеродной продукции существует четкая связь, что позволяет управлять процессами производства нефтяного углерода и его облагораживания. Кристаллит-ную структуру нефтяного углерода определяют методами рентгеноструктурного анализа, электронно-парамагнитного резонанса и др. [c.148]

При образовании водородной связи изменяются межъядерные расстояния в молекуле, связь К-Н удлиняется, изменяется электронная структура молекул. Наличие водородных связей сказывается на ряде физических свойств систем, их спектральных и диэлектрических характеристиках. Жидкости и кристаллы, в которых имеет место образование ассоциатов и сольватов, характеризуются повышенными температурами кипения и плавления. [c.97]

Обратим внимание на то, что аморфные вещества, как и кристаллы, имеют огромное количество близких состояний, между которыми, однако, как и в молекулах, существуют высокие потенциальные барьеры. Таким образом, электронные структуры аморфных веществ занимают промежуточное положение между электронными структурами кристалла и молекулы. [c.82]

Вы, вероятно, знаете, что лишь немногие химические элементы гелий, неон, аргон, криптон и ксенон — при обычных условиях находятся в состоянии одноатомного пара. Свободные атомы большинства элементов стремятся образовать более сложные системы — молекулы или немолекулярные кристаллы. Следовательно, у этих элементов электронная структура свободных атомов обладает лишь относительной устойчивостью (например, в состоянии крайне разреженного пара), тогда как при сближении атомов образуются системы с более стабильной электронной конфигурацией. Это явление носит название образования химической связи. [c.168]

Электронная структура твердых молекулярных, соединений представляет собой совокупность слабо взаимодействующих электронных структур, в которую входят электронные структуры всех молекул — структурных единиц данного твердого тела. О ее виде можно судить по мерности остова данного молекулярного соединения. Так, электронная конфигурация соединений, имеющих нульмерный остов, т. е. так называемых молекулярных кристаллов, состоит из набора электронных структур тех молекул, из которых [c.97]

Хориути и Тоя следующим образом определили, электронную структуру кристалла. Рассматривая неограниченный кристалл, имеющий простую кубическую решетку, постоянная которой равна а, положения атомов в этом кристалле задали векторами [c.101]

Твердое тело в отличие от рассмотренного ранее идеализированного кристалла имеет конечные размеры оно может и не быть кристаллическим или иметь частично неупорядоченное строение может иметь очень сложный состав и к тому же содержать примеси. Ясно, что электронная структура реального твердого тела [c.108]

Рентгеновские лучи чаще всего применяют для исследования структуры кристаллов, электроны — для исследования газов и кристаллов, нейтроны — для исследования жидкостей и твердых веществ. [c.182]

Три четверти элементов системы Д. И. Менделеева являются металлами. Металлические элементарные вещества отличаются от других элементарных веществ рядом специфических свойств характерным металлическим блеском, высокой электропроводностью, уменьшающейся с повышением температуры, высокой теплопроводностью и пластичностью. Эти свойства тесно связаны с электронной структурой атома и с особенностями взаимодействия атомов в кристалле металла. [c.199]

Данные таблицы показывают, что даже для плотнейших упаковок около V4 всего объема кристалла приходится на пустоты между атомами. В простой кубической структуре объем пустот составляет около половины объема кристалла, а в тетраэдрической — около /3 всего объема твердого тела. У селена и теллура на объем атомов приходится менее V4 всего объема кристалла. Со структурой и характером сил взаимодействия атомов связаны механические, тепловые, электрические и другие физические свойства металлов. Поэтому для глубокого понимания свойств как твердых тел, так и жидкостей необходимо детальное знание их структуры и электронной конфигурации атомов, из которых эти тела состоят. Особенно важно располагать экспериментальными данными о влиянии давления, температурных и концентрационных изменений на структуру вещества. [c.169]

Понятие о квантовой химии. В самом общем виде квантовая химия — это приложение современной квантовой теории для рещения химических проблем. Она занимается изучением строения и физико-химических свойств молекул, радикалов, комплексов н кристаллов на основе представлений современных квантовых теорий, в частности квантовой механики. Квантовая химия охватывает учение о природе химической связи, об электронной структуре молекул и других объектов исследования химии, а также вскрывает взаимосвязь между структурой и свойствами, включая реакционную способность веществ. Квантовая химия — современное учение о химическом и кристаллохимическом строении вещества, а также взаимосвязи между строением и свойствами на основе представлений и методов квантовой механики. Таким образом, квантовая химия представляет собой дисциплину на стыке физики и химии и имеет первостепенное значение для всей современной химии.. [c.88]

Металлы с кубической гранецентрированной и гексагональной решетками в твердом состоянии. Рентгенографические и нейтронографические исследования показывают, что металлы, обладающие в твердом состоянии плотной упаковкой атомов, после плавления сохраняют ее. Это объясняется тем, что при переходе в жидкое состояние электронная конфигурация этих металлов и характер связи не изменяются. Действительно, атомы алюминия при конденсации металлического пара теряют внешний Зр-электрон. Образовавшиеся ионы А1+, обладая 2р 35 -конфигурацией, упаковываются в гранецентрированную кубическую решетку с параметром а = 4,04 Л. При плавлении электронная структура ионов не изменяется и плотная упаковка сохраняется. Незначительное уменьшение координационного числа связано с усилением трансляционной составляющей теплового движения атомов. Бериллий (конф. 15 2з ) и магний (конф. 2р 35 ) обладают высокими вторыми ионизационными потенциалами, поэтому при образовании кристалла их атомы отдают лишь один 5-электрон. Оставшийся второй -электрон придает сферическую форму однозарядным ионам, которые образуют в кристалле гексагональную решетку. При переходе в жидкое состояние электронная конфигурация ионов этих металлов и плотная упаковки существенно не изменяются. [c.176]

Аналогичный эффект повышения температуры плавления молекулярных кристаллов и температуры кипения молекулярных жидкостей наблюдается по мере увеличения числа атомов, составляющих молекулы. Например, в ряду метан СН — этан СзНб — пропан СЛа — бутан С4Н10 температуры кипения повышаются. Эти явления принято связывать с тем, что усложнение электронной структуры атомов облегчает их поляризуемость и увеличивает интенсивность межмолекулярного взаимодействия. [c.38]

Таким образом, в зависимости от характера заполнения энергетических зон кристалла электронами атомная решетка может принадлежать металлам, полуметаллам, полупроводникам или диэлектрикам. Мы видим также, что принадлежность к тому или иному классу веществ определяется не только строением атома, но и кристаллической структурой вещества. Ярким примером может служить олово, существующее в двух аллотропных модификациях серое со структурой алмаза — полупроводник и белое с тетрагональной кристаллической решеткой — металл. Точно так же воздействие внешних условий может оказать существенное влияние например неметалл фосфор при давлениях выше 40 тыс. атмосфер становится металлом. [c.138]

Полупроводниковые НК- Разработана технология выращивания НК полупроводников при одновременном действии двух методов кристаллизации из газовой фазы с участием химических транспортных реакций. Вначале с большей скоростью выращивается лидер по методу пар—жидкость—кристалл, а затем на нем производится наращивание слоев в радиальном направлении по методу пар—кристалл. В результате НК имеет двухслойную структуру. Поскольку кристаллизация в радиальном направлении происходит со скоростью на два порядка меньше, чем в осевом направлении, а коэффициенты распределения примесей зависят от скорости роста, то при введении в кристаллизационную зону двух легирующих элементов донорного и акцепторного типов, с разными коэффициентами распределения удается получить в одном НК две области рии (или несколько р—п-переходов). Следует заметить, что качество получаемых электронных структур весьма высокое, так как периферийные слои наращиваются на совершенной боковой поверхности НК и дислокации несоответствия (обычно наблюдаемые при эпитаксиальном выращивании пленок) отсутствуют. Количество же выращенных НК может быть очень велико (до 10 см ). [c.504]

В большинстве кристаллов источником поляризующего действия являются катионы, а объектом, испытывающим наибольшую деформацию, — анноны. Исходя из этого, установите условия максимальной поляризации кристалла — размер, заряд и электронную структуру катионов и анионов. [c.188]

Нейтронография. Она изучает строение молекул, кристаллов и жидкостей по рассеянию нейтронов в веществе. Чаше всего нейтронография используется как метод уточнения или получения дополнительной информации о структурах, уже исследованных методом РСА. При этом используются некоторые преимущества нейтронографии по сравнению с РСА возможность определения положения легких атомов (особенно водорода) в присутствии тяжелых, а также возможность исследования структур, содержащих атомы элементов с близкими значениями порядкового номера 2, почти не различимых РСА. Рассеяние рентгеновского излучения — это результат колебания электронов атомов под воздействием рентгеновских квантов. Нейтроны же проникают через электронную структуру атомов и молекул и взаимодействуют с атомными ядрами. Поэтому нейтроны рассеиваются более равномерно всеми атомами образца. Рентгеновское же излучение рассеивается в большей степени тяжелыми атомами, которые богаче электронами. Поэтому рентгеновское излучение почти не реагирует на положение легких атомов, особенно водорода в структуре исследуемого вещества. [c.197]

В заключение мы хотели бы подчеркнуть общность природы особенностей исключенного объема для многих областей химии. Проблемы, связанные с укладкой без самопересечений разнообразных семейств графов на решетке, часто встречаются в статистической механике допустимые семейства просто определяются с помощью различных моделей, например моделей Изинга, моделей льда и моделей сегнетоэлектриков. (См. различные обзоры в [55] . ) Проблемы электронной структуры также могут обсуждаться в рамках подобных моделей, в особенности для протяженных молекул или кристаллов. Плодотворность применения теории графов наиболее успешно иллюстрируется тг-электронными моделями как моделью Хюккеля (см., например, [56]), так и моделями, подобными методу валентных связей (см., например, [57—61]). В меньшей степени осознано, что такой формализм применим к общим коррелированным описаниям локализованных центров (как в работах [62, 63]) и даже в неэмпирических расчетах. Между такими различными проблемами имеются общие аналогии [c.496]

Большой успех в исследованиях поверхности твердых тел достигнут в последнее десятилетие в результате разработки методов с применением приборов для измерения ее химической, геометрической, колебательной и электронной структуры. К ним следует отнести прежде всего метод дифракции медленных электронов (ДМЭ), который используется для идентификации периодической структуры поверхности определенной кристаллографической ориентации и известного химического состава. Глубина проникновения низкоэнергетических электронов в кристалл в методе ДМЭ составляет один — два периода решетки. Появление посторонних атомов на поверхности фиксируется с точностью 5—10% от монослоя [28, с. 83]. [c.33]

При записи электронных структур веществ весьма полезен принцип электронейтральности. Согласно этому принципу, устойчивые молекулы и кристаллы имеют такое электронное строение, при котором электрический заряд каждого атома близок к нулю. Близок к нулю означает, что этот заряд должен лежать между —1 и +1. [c.161]

Сдвиг атомов каждого последующего параллельного слоя происходит по осям X п Y таким образом, что атомы каждого третьего слоя находятся под атомами каждого первого. Таким образом, если первый слой решетки обозначить А, второй В, то распределение слоев в кристалле описывается как АВ АВ. ....Вектор переноса атомов углерода равен 0,1418 нм и соответствует трансляции решетки, обозначаемой знаками V - Весь кристалл графита описывается в виде уЛ у Д- Расстояние между совпадающими по расположению атомов слоями равно 0,6708 нм. В натуральном и искусственном графитах обнаруживается другая кристаллическая модификация — ромбоэдрическая (рис. 1-5, б) [1-2]. Параметры ее решетки а = 0,246 нм и с = 0,335 X 3 = 1,005 нм. В этой модификации, обозначаемой как AB AB . ... или S7 S/AAA, величина трансляции Л и V равна 0,4118 нм. Ромбоэдрическая модификация появляется в хорошо кристаллизованном натуральном графите, подвергнутом механическим воздействиям, например помолу. Его образование связано с относительно большими деформациями сдвига [1-3]. При таких деформациях в гексагональном графите могут наблюдаться фазовые вкрапления ромбоэдрического гра( )ита на протяжении примерно десяти последовательно располагающихся слоев. Его содержание в зависимости от ряда условий находится в пределах 5-22% (объем). В монокристаллах гексагонального графита методом микродифракции электронов обнаруживается около 5% ромбоэдрического графита. В кристаллах мозаичной структуры также можно предполагать присутствие его небольших количеств, неразрешаемых рентгеноструктурным анализом. Указанная модификация соответствует метастабильному состоянию и полностью исчезает при нагреве до 3000 С. [c.23]

Макромолекулы — это не просто огромные молекулы, а качественно иные структурные единицы вещества. В то время как атомы являются электронно-ядерными системами первого порядка, молекулы и макромолекулы представляют собой квантовые системы второго и третьего порядка соответственно. На это указывают их электронные конфигурации (см. гл. VII, VIII). Последние выявляются статистико-термодинамическими, химическими, магнитными, электрофизическими, спектроскопическими и особенно рентгеноструктурными методами в сочетании с квантовомеханическими расчетами. Приближ енными квантовомеханическими расчетами при помощи ЭВМ определены электронные структуры многоатомных молекул и кристаллов. Отметим, что кристаллы являются макромолекулами соответствующих твердых соединений. Молекулы и макромолекулы можно рассматривать как системы, построенные из атомных остовов и валентных электронов. Понятно, что к каждому данному твердому соединению относится только одно твердое вещество, состоящее из бесчисленного количества одинаковых твердых тел. Последние представляют соб ой, таким образом, макромолекулы твердого вещества. [c.15]

Электронная структура аморфных веществ, как и отдельных молекул, представляет собой набор дискретных уровней, разделенных высокими потенциальными барьерами. Близкие энергетические состояния валентных электронов разобщены, так как геометрия волноводов — неодинаковые длины и углы межатомных связей, обусловленные непериодичноотью структуры — препятствует распространению электронных волн за границы каждой данной межатомной связи. Но поскольку аморфные вещества, как и кристаллы, обладают множеством близких энергетических состояний валентных электронов, электронные энергетические спектры твердых тел непериодического строения похожи в некоторых отношениях на энергетические спектры кристаллов. < [c.99]

Прежде чем говорить об электронной конф 1гурации кристаллов, напомним, как формируется электронная структура молекулы, когда она образуется из атомов. Возьмем, например, литий, атомы которого имеют электронную структуру ls 2s. При перекрывании 28-орбиталей двух атомов образуется молекула Lia. При этом возникают две молекулярные орбитали, одна из которых, более низкая по уровню энергии— связывающая орбиталь, — заселяется валентными электронами. Небольшая часть валентных электронов, возбуждается и переходит в 2р-состояние, степень гибридизации не превышает 20%. Атомные 1 s-орбитали не теряют в молекуле своей индивидуальности. Участие принадлежащих им электронов в об-, щем электронно-ядерном взаимодействии несколько снижает его [c.99]

При сравнении же металлов в ряду напряжений за меру химической активности принимается работа превращения металла, находящегося в твердом состоянии, в гидратированные ионы в водном растворе. Эту работу можно представить как сумму трех слагаемых энергии атомизации — превращения кристалла металла в изолированные атомы, энергии ионизации свободных атомов металла и энергии гидратации образующихся ионов. Энергия атомизации характеризует прочность кристаллической решетки данного металла. Энергия ионизации атомов — отрыва от них валентных электронов — непосредственно определяется положением металла в периодической системе. Энергия, выделяющаяся при гидратации, зависит от электронной структуры иона, его заряда и радиуса. Ионы лития и калия, имеющие одинаковый заряд, но различные радиусы, будут создавать около себя неодинаковые электрические поля, Поле, возникающее вблизи маленьких ионов лития, будет более си.пьным, чем поле около больших ионов калия. Отсюда ясно, что ионы лития будут гидратироваться с выделением большей энергии, чем ионы калия. [c.329]

Например, соединение К2[МпС1е] довольно устойчиво. Тс и Не образуют галиды в высшей степени окисления. Например, Нер7 — бледно-желтые кристаллы с т. пл. 321 К- Электронная структура возбужденного атома Не (см. табл. 12.28) изображается формулой Не 5d 5f°5g°6s 6p°-> Ьd 5f°5g°6s 6p. [c.355]

Полупроводники. Магнитные свойства полупроводников, как и металлов, обусловлены их электронной структурой. Однако в отличие от металла полупроводники в основном состоянии (О К) не имеют электронов проводимости. Они появляются лишь с повышением температуры, и число их растет по экспоненциальному закону (см. гл. V). Поэтому можно ожйдать, что часть магнитной восприимчивости, обусловленная носителями тока, будет резко зависеть от температуры. Помимо этого, вклад в восприимчивость будет вноситься ионными остовами кристаллической решетки, а также различными дефектами кристалла, в первую очередь атомами примеси. Магнитную восприимчивость полупроводника, не обладающего атомным магнитным порядком, можно приближенно представить в виде суммы [c.305]

Например, соединение К2[МпС1в1 довольно устойчиво. Тс и Re образуют галиды в высшей степени окисления. Например, ReF, — бледно-желтые кристаллы с т.пл. 48 С. Электронная структура возбужденного атома Re (см. табл. [c.369]

Методом ССП МО ЛКАО в полуэмпирическом приближении MNDO рассчитана электронная структура 1-гидрокси-1-гидропероксидов I и II (табл. 2.9). Количество атомов хлора циклогексанового кольца влияет на стереохимию пероксидного фрагмента. Величины двугранного угла Н-О-О—С в I и II, отвечающие минимуму полной энергии системы, равны 129.1 и 111.2° соответственно. Они несколько выше значений в кристалле [I — 119(5) и II — 101(1)°]. [c.93]

О, Н и др., и рост плоских атомных слоев. При достаточно боль ших размерах последних возможно их сближение под действием сил молекулярного притяжения. Благодаря большой анизометричности, они стремятся раслоломиться параллельно друг другу и, таким образом, сложиться в пакеты-кристаллиты. При достаточно малом расстоянии ( 3,5 2) между атомными слоями в кристаллите -электроны выходят в менслоевое пространство и становятся легкоподвижными. При этом вещество переходит в качественно новое состояние, что приводит к резкому изменению многих свойств углеродистого материала при температурах, соответствующих этому переходу резко.. возрастает электропроводность, теплопроводность и оптическая плотность [25]. Число углеродных слоев в кристаллитах углеродистых ыатериалов, как показывает результаты работ [25, 29-31], составляет 2-3. В.С.Веселовский считает [25], что после нагрева до 1000°С в углеродистых материалах практически не остается атомных групп, не входящих в структуру кристаллитов, в то же время ряд исследователей утверждает, что в углеродистых материалах, полученных при температурах - ЮОО С, значительное количество углеродных слоев составляют одиночные сетки [29, 80]. [c.8]

В последующих разделах данной главы будет указано, что описание химических соединений как ионных агрегатов является приближением. Электронная структура молекул и кристаллов, обычно описываемая как ионная, сопряжена лишь с частичным переходом электронов от атомов металлов к атомам неметаллов. Тем ие менее рассмотрение ионной валентности в сопоставлении с электронной конфигурацией ар-гоноидов, как это сделано выше, представляет собой важную и полезную часть химической теории. [c.152]

Атомы и ионы не имеют строго определенной внешней границы. Функция распределения электронов обычно достигает максимума для внешней оболочки и затем асимптотически стремится к нулю с увеличением расстояния от ядра. Можно определить кристаллические радиусы для ионов таким образом, что радиусы двух ионов с аналогичными электронными структурами пропорциональны относительной протяжен-г10сти в пространстве функций распределения электронов для обоих яонов и что сумма двух радиусов равна расстоянию между центрами гоответствующих двух ионов в кристалле. На рис. 6.21 показаны отобранные по этому признаку относительные размеры различных ионов со структурой аргоноидов. Некоторые значения ионных радиусов приведены в табл. 6.2. [c.153]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология