Сильно связанные электроны

Рис. 9.5. Разрешенная энергетическая зона в модели сильно связанных электронов. Штриховой линией показан закон дисперсии свободных электронов

Согласно большинству физических и химических методов, четыре связи в молекуле метана эквивалентны (например, ни ЯМР-, ни ИК-спектр метана не содержит пиков, которые можно было бы отнести к разного вида связям С—Н), однако имеется такой физический метод, который позволяет дифференцировать восемь валентных электронов в молекуле метана. Это метод фотоэлектронной спектроскопии [10]. Суть его состоит в том, что молекулу или свободный атом облучают в вакууме ультрафиолетовым светом, вызывая выброс электрона, энергию которого измеряют. Разность между этой энергией и энергией использованного излучения есть потенциал ионизации вырванного из молекулы электрона. Молекула, содержащая несколько электронов различной энергии, может терять любой электрон, энергия которого ниже, чем энергия использованного излучения (каждая молекула теряет только один электрон, потеря двух электронов одной молекулой практически никогда не имеет места). Фотоэлектронный спектр состоит из серий полос, каждая из которых соответствует орбитали определенной энергии. Таким образом, спектр дает прямую экспериментальную картину всех орбиталей в зависимости от их энергии, при условии что энергия используемого излучения достаточно высока [11]. Широкие полосы в спектре обычно соответствуют сильно связанным электронам, а узкие полосы — слабо связанным или несвязанным электронам. Типичным примером является спектр молекулярного азота, показанный на рис. 1.8 [12]. Электронная структура молекулы N2 показана на рис. 1.9. Две -орбитали атомов азота комбинируются, давая две орбитали — связываю- [c.24]

Если к кристаллу приложена разность потенциалов, то кинетическая и потенциальная энергия электрона изменяется, причем в зависимости от того, где находится электрон — в зоне проводимости или в валентной зоне, — закон изменения энергии будет различным. Это можно представить, если учесть, что чем сильнее связан электрон с атомом, тем большую силу надо приложить к нему, чтобы заставить его перемещаться по кристаллу. [c.124]

Некоторые выводы мы можем сделать на основании одного простого примера. Рассмотрим металл литий с кристаллической структурой о. ц. к. и кратчайшим возможным расстоянием между ядрами, равным 3,03 А. В атоме лития имеются только три электрона, основное состояние которых (ls) (2s) радиус иона Ы+(15)2 (табл. 28 на стр. 337) равен всего лишь 0,60 А. На внутренние сильно связанные электроны другие атомы лития почти не будут оказывать влияния, поэтому мы приходим к выводу, что один и только один валентный электрон каждого атома сообщает кристаллу металлические свойства. Все связи атома с его ближайшими четырнадцатью соседями обязаны своим существованием этому единственному (на каждый атом) электрону, связывающая сила которого, таким образом, размазана . Это следует также из сравнения длины связи, (2,67 А) в двухатомной молекуле Ыг с кратчайшим возможным расстоянием (3,03 А) между атомами в металле. Увеличенная длина связи в металле означает, что последняя ослаблена в то же время число связей в металле больше, вследствие чего полная энергия связи на один атом возрастает от 13 ккал/моль в молекуле до 39 ккал/моль в металле. Валентные электроны, или электроны проводимости, таким образом, связаны в металле сильнее, чем в молекуле, но их связывающая сила распределена между большим числом объектов. [c.342]

При поглощении на основе фотоэффекта вся энергия у-кван-та передается сильно связанному электрону (в основном электрону на Д -оболочке) атома кристалла и возникающему при этом фотону рентгеновского характеристического излучения. Возникшие фотоэлектрон и характеристический рентгеновский квант полностью поглощаются в кристалле. Следовательно, при фотоэффекте почти вся энергия падающего у-кванта поглощается в кристалле и на выходе счетно-анализируемой электронной схемы возникают электрические импульсы почти равной амплитуды, которые создают пик иа аппаратурной линии. Такие же [c.71]

Явление автоионизации родственно оже-эффекту, а в [20] они рассматриваются вообще как идентичные. Однако в оже-эффекте внутренний электрон удаляется полностью, в то время как при автоионизации он только переходит на уровень с более высокой энергией. Таким образом, оже-эффект возникает всегда, когда энергия падающего излучения выше энергии связи внутреннего электрона, а автоионизация может иметь место только, если квант hv бомбардирующего фотона равен разности энергий основного и некоторого возбужденного состояния нейтральной молекулы, при этом ( бывший ) внутренний электрон занимает одну из внешних оболочек. Прайс [21] описывает автоионизацию как процесс, в котором возбужденный внутренний электрон отдает энергию менее сильно связанному электрону, выбивая его, таким образом, как бы способом внутренней бомбардировки . Это определение указывает на отличие [c.61]

В ряде случаев необходимо иметь возможность менять источник излучения. Так, для получения спектра сильно связанных электронов требуются источники с высокой энергией излучения, в то время как для получения детальной тонкой структуры желательно, чтобы энергия возбуждения была близка к изучаемой (когда hv I, Ешн мало и разрешение лучше). Относительная интенсивность линий может меняться вследствие того, что величины ионизации зависят от энергии падающих фотонов. Законы изменения сечений ионизации очень хорошо изучены для внутренних (см. гл. 6) и очень плохо — для валентных электронов, где. расчет усложняется различными факторами, такими, наприм , как перекачка интенсивности (т. е. интенсивность как бы перетекает из одной полосы в другую). [c.63]

Когерентное рассеяние возникает в тех случаях, когда фотон сталкивается с внутренним сильно связанным электроном атома и энергия фотона недостаточна для выбрасывания этого электрона из атома. При этом энергия фотона в результате рассеяния не изменяется. Массовый коэффициент когерентного рассеяния сильно зависит от энергии излучения и атомного номера рассеивающего элемента. Когерентное рассеяние играет заметную роль лишь при энергиях рентгеновского излучения меньше [c.16]

Другими словами, ст-электроны считаются электронами остова, которые можно не рассматривать. Двухэлектронные взаимодействия включаются надлежащим образом, а члены остова представляют взаимодействие отдельных л-электронов с сильно связанными электронами о-остова. [c.113]

Модель сильно связанных электронов [c.234]

Другое приближение (приближение сильно связанных электронов) использует разложение энергии в ряд Фурье, а модальность метода связана с использованием не всего ряда, а лишь нескольких слагаемых, удовлетворяющих всем элементам симметрии кристалла. Возможные типы поверхностей Ферми ряда металлов (Ад, Аи и др.) рассмотрены так в работе [4] (а также [5]). Найденные поверхности Ферми удается согласовать с экспериментальными результатами (см., например, [6]), и они в ряде случаев весьма похожи на поверхности, получающиеся из модели слабо связанных электронов. Близость результатов, полученных различными методами, объясняется, разумеется, тем, что оба метода правильно учитывают все элементы симметрии кристаллов. [c.114]

До сих пор считалось, что квант рентгеновских лучей отдает ббльшую часть своей энергии наиболее сильно связанному электрону, причем избыток энергии переходит в кинетическую энергию электрона. Но это не исчерпывает всех возможностей. Можно предположить, что большая часть энергии кванта используется на вырывание электронов, начиная [c.84]

В виде иллюстрации на рис. 1 показана качественная картина изменения ширины зон от расстояния между атомами (модель сильно связанных электронов). В резу.чьтате взаимодействия электронов со всеми (Л ) ионными остатками квазирешетки N — кратно вырожденные энергетические уровни атомов) расщепляются на N подуровней, образующих зоны, в пределах которых энергия электрона может принимать различных значений. Такому расщеплению подвергается каждый энергетический уровень изолированного атома, и чем больше главное квантовое число уровня, тем меньше значение плотности плазмы, при котором наступает уширение. [c.287]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология