Кристаллы неметаллические

Элементы с внешними р-электронами за исключением девяти случаев дают кристаллы неметаллического типа [c.23]

Кристаллы неметаллических элементов с каркасной структурой, подобные углероду или кремнию, обладают свойствами диэлектриков (изоляторов), т.е. не проводят электрический ток. Применение теории молекулярных орбиталей к обсуждению химической связи в неметаллических каркасных кристаллах сталкивается со значительными трудностями. Достаточно сказать, что в ковалентных каркасных кристаллах обычно удается вести подсчет валентных электронов вокруг каждого атома, подобно тому как это делается при составлении льюисовых структур, и оказывается, что при этом выполняется правило октета. Это объясняется тем, что атомы в неметаллических каркасных кристаллах обычно имеют по крайней мере столько валентных электронов, сколько у них есть валентных орбиталей. Следовательно, в таких кристаллах предпочтительны низкие координационные числа, и между каждым атомом и его ближайшими соседями могут образовываться простые двухэлектронные связи. Низкие координационные числа являются причиной того, что потенциальная энергия электрона внутри таких кристаллов не постоянна она значительно понижается в межъядерных областях, и поэтому электроны не могут свободно перемещаться по кристаллу, подобно тому как это происходит в металлах. [c.629]

Чем объясняется высокая твердость неметаллических ковалентных каркасных кристаллов [c.640]

При повышении давления равновесия смещаются в сторону образования веществ, обладающих меньшим объемом, т. е. в состояние с большей плотностью, что большей частью сопровождается увеличением их твердости. Повышение давления вызывает эффекты, в некоторых отношениях обратные тем, которые наблюдаются при повышении температуры. Так, при повышении температуры увеличивается объем, а при повышении давления он уменьшается при повышении температуры возрастает энтропия, а при повышении давления обычно она уменьшается. Часто наблюдается, что переход в форму устойчивую при более высоком давлении повышает металличность и степень симметрии кристалла. В области высоких давлений часто наблюдается переход веществ в такие кристаллические формы, которые не устойчивы или даже не существуют при обычных давлениях. Так, лед при высоком давлении, начиная примерно с 2000 атм, может существовать (в зависимости от сочетания температуры и давления) в нескольких различных кристаллических формах, не существующих при обычных давлениях. Все эти формы обладают большей плотностью, чем обычный лед. Например, плотность льда VI почти в полтора раза больше плотности обычного льда. Подобно этому желтый фосфор, обладающий в обычных условиях плотностью 1,82 г/сл1 , переходит- при высоких давлениях в черный фосфор с плотностью 2,70 г/сж серое олово (а = 8п, структура алмаза, плотность 5,75 з/с ), являющееся неметаллическим веществом, переходит в белое металлическое олово (Р=8п, тетрагональная структура, плотность 7,28 г/слг ) желтый мышьяк (плотность 2,0 г/см ) переходит в металлическую модификацию с плотностью 5,73 г/б .и . При высоких давлениях алмаз ( = 3,51 г/см ) становится более устойчивой формой, чем графит ( = 2,25 г/см ), хотя при обычных давлениях эти соотношения обратны. [c.241]

Молекулы и кристаллы неметаллических элементов [c.153]

Из рассмотрения строения устойчивых молекул и кристаллов неметаллических элементов можно сделать вывод о том, что одинарные связи прочнее кратных связей для всех этих элементов, кроме первого ряда р-элементов, каковыми являются азот и кислород (а также фтор, для которого, однако, нормальная ковалентность постоянна и равна 1). Такое обобщение полезно для объяснения многих наблюдаемых различий в структуре и свойствах соединений элементов первого периода, а также соответствующих соединений родственных им более тяжелых элементов. [c.157]

Неметаллические кристаллы с каркасными кова- [c.607]

Практически для неметаллических кристаллов используют закон Дебая 7 , в то время как для металлов с учетом электронной теплоты пишут [c.184]

В чистых металлах (особенно при низких температурах) теплопроводность объясняется главным образом наличием свободных электронов проводимости, т. е. электронов, способных легко перемещаться по кристаллической решетке, передавая тепловую энергию. В неметаллических кристаллах и некоторых интерметаллических соединениях теплопроводность объясняется в основном механическим взаимодействием между молекулами. Для одиночных кристаллов при весьма низких температурах этот механизм передачи тепла может оказаться очень эффективным, причем теплопроводность кристаллов может быть равной и даже превосходить [c.148]

Катализатор 35-4 фирмы Ай-Си-Ай относится к тому же классу — он высокоактивен для гидрирования азота в аммиак. Этот катализатор состоит в основном из гранецентрированных кристаллов железа, стабилизированных тугоплавкими окислами, и промотирован щелочью, что придает ему устойчивость к спеканию и отравлению. В данном катализаторе очень важное значение имеет структурное распределение неметаллических компонентов. [c.31]

Получение металлов высокой чистоты требует особого внимания к предотвращению возможности перехода в катодный металл неметаллических примесей серы, углерода, фосфора и т. д. (см. гл. I, 11) и соблюдения условий образования плотного, ровного кристаллического осадка. Особое внимание следует обращать на промывку катодных осадков особо чистых металлов с целью снижения содержания раствора и солей в капиллярных полостях—порах между гранями кристаллов (см. гл. I, 11). [c.570]

Структура и характер химической связи металлов и неметаллических элементов соверщенно отличны друг от друга. Строение металлов будет подробно рассмотрено в гл. 23. Здесь же следует лишь заметить, что в металлах каждый атом окружен большим числом ближайших соседей (обычно 8 или 12), причем атомы образуют плотно-упакованную структуру или структуру, близкую к плотноупакованной, например кубическую объемноцентрированную (см. рис. 11.15, ч. 1). В металлах валентные электроны легко перемещаются по всему кристаллу, что и придает металлам характерный блеск, а также высокие тепло- и электропроводность. [c.282]

ЯМР применяют для исследования твердых неметаллических тел, изучения структуры жидкостей, кристаллов, примесей в кристаллах и т. д. [c.66]

Кроме смешанных кристаллов замещения, существуют смешанные кристаллы внедрения, когда атомы одного компонента внедряются в кристаллическую решетку другого, не изменяя ее структуры. Соотношение размеров атомов здесь имеет совершенно другое значение. Внедряющийся атом должен быть значительно меньше атома растворителя. Такого рода твердые растворы обычно образуются при растворении неметаллических атомов в металлах. Водород, азот, углерод, бор образуют твердые растворы с железом. [c.225]

УА-группу составляют пять элементов азот Ы, фосфор Р, мышьяк Аз, с у р ь м а 8Ь и в и С М у т В1. Наличие пяти электронов на внещнем энергетическом уровне их атомов (rts np ) придает им окислительные свойства, т. е. способность проявлять в соединениях степень окисления, равную —3. Однако по мере увел чения числа энергетических уровней в атоме и особенно при проявлении экранирующего ядро предвнешнего -подуровня, начиная с мышьяка, неметаллический характер элементов заметно ослабевает. Азот — типичный неметалл фосфор — неметалл, но в одной из своих модификаций — черной, получаемой при 200°С и 1,2 ГПа (12 000 атм), — проявляет полупроводниковые свойства мышьяк и сурьма в своих более устойчивых модификациях проявляют полупроводниковые свойства и, наконец, висмут — металл, проявляющий хрупкость, что характерно для неметаллических кристаллов. Усиление металлических черт в характере элементов явно проявляется в значениях ширины запрещенной зоны (см. рис-. 28) для кристаллов простых веществ, образованных ими. Так, (Для черного фосфора А =1,5 эВ, для серого мышьяка 1,2 эВ, для серой сурьмы 0,12 эВ, а висмут является проводником электричества. [c.251]

Полупроводниковыми свойствами могут обладать все кристаллы с неметаллическими связями, хотя они наиболее отчетливо проявля- [c.118]

Говоря о химических веществах мы различаем три агрегатных состояния, в которых они могут находиться твердое, жидкое и газообразное. Условия перехода из одного состояния в другое зависят от характера связи между частицами вещества, описанного в предыдущих параграфах. При этом надо иметь в виду, что переход из одного агрегатного состояния в другое может сопровождаться изменением самого типа связи. Например, исчезает металлическая связь при испарении металла в результате плавления неметаллических и полупроводниковых атомных кристаллов возникает металлическая проводимость жидкости и т, д. [c.148]

На примере кристаллов 2п1+вО и иОг+7 Вы убедились, что внедренные металлические атомы являются донорами. .., а внедренные неметаллические атомы, напротив, захватывают электроны, генерируя в решетки. .. (т. е. являются акцепторами). [c.322]

Присутствующие в СПС дефекты нестехиометрии часто влияют на окраску кристаллов. Известно, например, что кристалл хлористого натрия, нагретый в парах натрия, становится ярко-синим. Чтобы понять причину этого явления, запишите квазихимическую реакцию, выражающую образование вакансий в неметаллической подрешетке кристалла при внедрении избытка натрия . [c.330]

Изучение строения атомных ядер, радиоактивности и искусственное приготовление радиоактивных изотопов нашло применение в различных областях науки и техники, а-, р -, р+-, -излучение и выделение свободных нейтронов прежде всего оказывают сильнейшее биологическое воздействие на живые организмы, и использование различных ядерных процессов должно производиться в соответствующих условиях и с применением надежной защиты. Мощные дозы излучения существенно влияют на свойства конструкционных материалов и металлов и, как правило, понижая их пластические свойства, делают их хрупкими. Поглощение Р -, и 7-излучения создает микродефекты в кристаллах (ближние и дальние пары вакансия и атом в междоузлии), нарушает связи в неметаллических материалах. Металлы, обладающие меньшим поперечным сечением захвата (а), в меньшей степени подвергаются воздействию излучения и могут быть использованы для изготовления деталей и узлов ядерных реакторов. Такими являются металлы V, N6, Т1, 2г и др. [c.66]

Частицами, строящими кристаллы, являются атомы, ионы и молекулы. Отсюда связь между ними может быть атомной (металлической и ковалентной неметаллической), ионной и молекулярной. [c.125]

В связи с принятым делением простых веществ на металлы и неметаллы можно, отметить, что в периодах слева направо усиливаются неметаллические свойства. В группах заметно увеличение неметаллических свойств снизу вверх (наиболее ярко это проявляется в VI, V ll VIII группах). Таким образом, первые группы периодической системы элементов не содержат неметаллов (если не считать Is-элементов, т. е. водород и гелий). Bill группе к неметаллам относится один бор, в IV группе — углерод и кремний, в V группе — азот, фосфор, мышьяк, в VI группе — кислород, сера, селен, теллур, в VII — фтор, хлор, бром, иод, астат. Простые вещества элементов VIII группы при обычных условиях газообразны, а в конденсированном состоянии образуют ковалентные кристаллы, которые уже при незначительном нагревании легко плавятся, а затем из жидкого состояния переходят в газообразное. [c.118]

Атомные (неметаллические) кристаллы с ковалентной связью между атомами. Их особенности. Координационные числа. Нарушение принципа плотной упаковки из-за направленности ковалентных связей. Некоторые особенности соединений с решетками типа сфалерита. Частицами, строящими такие кристаллы, являются атомы. Весь кристалл вещества представляет собой как бы гигантскую молекулу. Типичные представители кристаллических веществ с неполярной ковалентной связью между атомами — алмаз, кристаллические кремний и германий, а-олово, решетки которых рассмотрены выше. Кристаллический бор тоже имеет атомную неметаллическую решетку. [c.131]

Девять из них (символы обведены рамкой) кристаллизуются в виде металлов, а большинство, т. е. 21, дают неметаллические кристаллы. Причина стремления к неметалличности, т. е. к диэлектрическим или изоляционным (в случае 51 и Ое к переходным, полупроводниковым) свойствам, заключается Б том, что р-электроны появляются в самом внешнем слое атома, но в конце каждого периода, а потому характеризуются высокими ионизационными потенциалами. [c.23]

Ароматические углеводородные системы образуют жидкие кристаллы неметаллического типа (рис. 90). Они образуются дискообразными молекулами высококонденсированных ароматических соединений плоского строения (рис. 91) или длинными молекулами в виде стержней с ароматическими фрагментами. В нематике возникают области до сотен нанометров с одинаково ориентированными молекулами. Центры тяжести нематической фазы расположены случайно, поэтому в ней не существует дальнего координационного порядка. Оси всех частиц нематики ориентированы в определенном направлении. Методами дифракции рентгеновских лучей может быть исследован ориентационный порядок, характерный длн жидкокристаллических структур. [c.168]

Для кристаллов неметаллических соединений, обладающих преимущественно ковалентной связью, характерны в основном те же типы атомной разупорядоченности, что и для интерметаллических соединений, а именно дефекты Шоттки, Френкеля и антиструктурные дефекты. Однако здесь картина значительно усложняется из-за взаимодействия атомных дефектов с квазисвободными электронами и дырками, в результате которого атомные дефекты могут находиться как в нейтральной, так и в заряженной форме. Поэтому при вычислении равновесных концентраций дефектов в полупроводниковых соединениях необходимо учитывать все квазихимические реакции, протекающие с участием как нейтральных, так и заряженных дефектов, в том числе квазисвободных электронов и дырок. [c.115]

В триаде Ti-Zr-Hf с валентной конфигурацией атомов 5- Т и 2г обнаруживают состояния окисления 4-2, 4- 3 и 4-4. тогда как НГ имеет только одно состояние окисления 4-4. В этом случае мы сталкиваемся с примером общей закономерности, присущей переходным металлам низшие степени окисления играют меньшую роль для переходных металлов второго и третьего рядов, потому что в их атомах валентные электроны нах.одятся на большем удалении от ядра. В условиях когда эти атомы могут терять валентные электроны, они чаще всего теряют их полностью. В низших состояниях окисления Т1 образует ионные соединения, а в состоянии окисления 4- 4 его соединения имеют более ковалентный характер и он обладает неметаллическими свойствами. Оксид титана(Н), ТЮ, представляет собой ионное соединение основного типа со структурой кристалла Na l. В отличие от этого диоксид титана, Т Ог,-белый нерастворимый пигмент, об.падающий как кислотными, так и основными свойствами. [c.440]

Характеристика элементов IVA-группы. К IVA-rpynne элементов, помимо типических, относятся элементы подгруппы германия Ge, Sn и Pb. Их валентная электронная конфигурация (ns np в невозбужденном состоянии) обусловливает возможность проявления свойств и катионо- и анионообразователей. Кроме того, эти элементы непосредственно примыкают к границе Цинтля справа и число валентных электронов достаточно для образования структур с ковалентной связью у соответствующих простых веществ с координационными числами согласно правилу Юм-Розери 8—N. Действительно, для гомоатомных соединений (кроме свинца и -олова) характерна кристаллическая решетка типа алмаза с координационным числом 4. Однако преимущественно ковалентная связь и кристаллах соединений в действительности реализуется далеко не всегда. Причиной этого является вторая особенность IVA-группы, заключающаяся в том, что здесь наиболее рельефно прослеживается изменение свойств от типично неметаллических (С) до металлических (РЬ). Поэтому тяжелые представители этой группы (РЬ, Sn), т. е. элементы с большой атомной массой, характеризуются плотно-упакованными структурами в свободном состоянии. [c.214]

Твердый диоксид углерода обнаруживает свойства молекулярного кристалла (он легко сжимается и сублимирует при 195 К), а твердый диоксид кремния (кварц, рис. 14-34) представляет собой неметаллический каркасный ковалентный кристалл (с высокой твердостью и температурой плавления 1883 К). Объясните это различие свойств двух оксидов, учитывая характер а- и тс-связывания в молекулах СО и SiOj. [c.642]

Полупроводниковыми свойствами могут обладать все кристаллы с неметаллическими связями, хотя они наиболее отчетливо проявляются у веществ с ковалентными связями малой энергии. Из простых веществ полупроводниковые свойства в обычных условиях проявляют кремний, германий, селен, теллур, бор. Из сложных веществ особый интерес представляют соединения, имеющие алмаэоподобную кристаллическую решетку (стр. 540). [c.151]

Металлические твердые растворы. Металлы характеризуются повышенной склонностью растворять металлические и неметаллические простые вещества. Эта способность — следствие предельной нелокализованности металлической связи. Вследствие дефицита электронов (сы. стр. 149) валентная зона металлического кристалла может принимать некоторое число добавочных электронов, не вызывая изменений структуры и металлических признаков кристалла. Например, в кристалле серебра, атомы которого имеют по одному валентному электрону электронная концентрация (отношение общего числа валентных электронов к общему числу атомов в кристалле) равна 1. Но она может возрастать до 1,4 за счет электронов, вносимых атомами других элементов. [c.276]

Металлы характеризуются повышенной склонностью растворять металлические и неметаллические простые вещества. Эта способность—следствие предельной нелокализованности металлической связи. Из-за дефицита электронов валентная зона металлического кристалла может принимать некоторое число добавочных электронов, не вызывая изменения структуры и металлических признаков кристалла. Например, в кристалле серебра, атомы которого имеют по одному валент- [c.76]

Рассмотрим твердые вещеста с атомными кристаллическими решетками, как неметаллическими (например, карбид кремния Si ), так и металлическими (например, УзТа), т. е. такие, в узлах кристаллических решеток которых находятся атомы, связанные так называемыми коллективизированными электронами (см. гл. 7). Пусть мы имеем, скажем, 10 моль подобного вещества в виде очень маленького монокристалла. Значит ли это, что в таком кристалле SI (масса его всего 4 мкг) находится точно по 10 моль атомов кремния и углерода или в кристалле УгТа (массой 30 мкг) на 2-10 моль атомов ванадия приходится точно 1-10 моль атомов тантала Чтобы ответить на этот вопрос, вспомним, что 10 моль — это около 6-10 атомов утвердительный ответ потребовал бы, чтобы числа разных атомов в кристалле совпадали с точностью до 16-го знака, что невероятно в реальных условиях образования кристалла. Таким образом очевидно, что в зависимости от условий получения подобных веществ они будут содержать избыток того или другого ком- [c.35]

В кристалле Ag l, как и в других химических соединениях, вакансии в неметаллической подрешетке являются. .. электронов. Учитывая, что при разупорядочении типа Шоттки вакансии образуются во. . . подрешетках, можно ожидать, что металлические вакансии —... электронов (см. примеры справа). [c.326]

При образовании гомоатомных соединений (простых веществ) все эффекты, связанные с разностью электроотрицательностей взаимодействующих атомов, исключаются. Поэтому в простых веществах не реализуются полярные, а тем более преимущественно ионные связи. Следовательно, в простых веществах осуществляется лишь металлическая и ковалентная связь. Следует при этом учесть и возможность возникновения дополнительного ван-дер-ваальсов-ского взаимодействия. Преобладание вклада металлической связи приводит к металлическим свойствам простого вещества, а неметаллические свойства обусловлены преимущественно ковалентным взаимодействием. Для образования ковалентной связи взаимодействующие атомы должны обладать достаточным количеством валентных электронов. При дефиците валентных электронов осуществляется коллективное электронно-атомное взаимодействие, приводящее к возникновению металлической связи. На этой основе в периодической системе можно провести вертикальную границу между элементами П1А- и 1УА-групп, слева от которой располагаются элементы с дефицитом валентных электронов, а справа — с избытком. Эта вертикаль называется границей Цинтля Ее положение в периодической системе обусловлено тем, что в соответствии с современными представлениями о механизме образования ковалентной связи особой устойчивостью обладает полностью завершенная октетная электронная 5 /гр -конфигурация, свойственная благородным газам. Поэтому для реализации ковалентного взаимодействия при образовании простых веществ необходимо, чтобы каждый атом пмел не менее четырех электронов. В этом случае возможно возникгювение четырех ковалентных связей (5/) -гибридизация ), что и реализуется у элементов 1УА-группы (решетка типа алмаза у углерода, кремния, германия и а-олова с координационным числом 4). Если атом имеет 5 валентных электронов (УА-группа), то до завершения октета ему необходимо 3 электрона. Поэтому он может иметь лишь три ковалентные связи с партнерами (к. ч. 3). В этом случае кристалл образован гофрированными сетками, которые связаны между собой более слабыми силами. Получается слоистая структура, в которой расстояние между атомами, принадлежащими одному слою, намного меньше, чем между атомами различных слоев (черный фосфор, мышьяк, сурьма) [c.29]

С другой стороны, бор, находящийся слева от границы Цинтля, обладающий дефицитом валентных электронов, в виде простого вещества характеризуется неметаллическими свойствами. Из-за кайносимметричности 2/з-орбиталн и вследствие этого высоких значений потенциала ионизации и электроотрицательности бора имеет место затруднение к обобществлению электронов в пределах всего кристалла. В силу дефицита валентных электронов в кристаллических модификациях бора наблюдается их обобществление, которое ограничено локальными атомными группами. Поэтому бор образует Рис. 4. Икосаэ-сложные кристаллические решетки, структурным др — элемент кри-элементом которых служит икосаэдр (рис. 4), сталлической струк-который является своеобразным кластером , моди "°аци й бор состоящим из 12 атомов бора. [c.31]

При непрерывном изменении состава вольфрамовых бронз непрерывно меняются и их свойства. Чем ближе х к единице (Ь аЦ/Оз), тем сильнее выражены металлические свойства. Так, соединение Ызо эШОз обладает золотистым цветом, характерным металлическим блеском, высокой электрической проводимостью и теплопроводностью, что н дало основание назвать эти соединения бронзами, хотя ничего общего со сплавами на основе меди эти фазы не имеют. По мере уменьшения содержания катионообразователя свойства становятся все более неметаллическими, вплоть до проявления диэлектрического характера у ШОд. Структурными единицами кристаллов вольфрамовых бронз являются радикалы ШОз, образующие кубическую решетку. В пустотах кристаллической решетки находятся внутренние атомы катионообразователя (Е1, Ма, К, КЬ, Сз, Са, Ва, Т1, РЬ). Ионизация внутренних атомов приводит к делокализации электронов в пределах всей решетки, что формально снижает степень окисления вольфрама пропорционально содержанию катионообразователя. Наличие делокализованных электронов и придает кристаллу металлические свойства. [c.343]

Все сульфиды металлов подгруппы хрома (Сг5, СгзЗз, Э5г и Э5з для Мо и У) достаточно термически устойчивы и обладают полупроводниковыми свойствами, что подчеркивает их неметаллическую природу. Все они представляют собой координационные кристаллы и обладают переменным составом, что особенно характерно для низших сульфидов. В этом отношении они заметно отличаются от галогенидов, которые нередко образуют или молекулярные структуры, или кластеры. Взаимодействие хрома, молибдена и вольфрама с селеном и теллуром протекает менее энергично, причем вольфрам с теллуром соединений не образует, а в остальных случаях в системах образуется небольшое количество соединений, отвечающих лишь [c.345]