Три простейшие кристаллические структуры чистых металлов

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]

Три простейшие кристаллические структуры чистых металлов 118 2. Число атомов, приходящихся на [c.397]

Три простейшие кристаллические структуры чистых металлов [c.139]

Простые вещества. Физические и химические свойства. В компактном состоянии все три металла — V, Nb, Та — представляют собой вещества светло-серого цвета, хорошо поддающиеся механической обработке в чистом состоянии. Все эти металлы характеризуются кристаллическими структурами с координационным числом 8 (ОЦК). [c.427]

Природу смешанных кристаллов можно уяснить только в том случае, если представить себе их кристаллические структуры, так как эти кристаллы являются интересными примерами дефектных структур. Простейшими примерами смешанных кристаллов являются смешанные кристаллы металлов, или твердые растворы замещения, образуемые многими металлами. Серебро и золото, например, смешиваются во всех отношениях (т. е. они образуют непрерывный ряд твердых растворов) так же, как н К и рЬ, Аз и 5Ь, Мо и N1 и Р(1 н многие другие химически подобные металлы, атомы которых имеют приблизительно одинаковые размеры. Когда два таких металла А и В имеют одинаковую структуру, то добавление А к В приводит к образованию твердого раствора, в котором геометрическое расположение атомов такое же, как и в чистом А или В, но оба типа атомов расположены [c.194]

Кристаллические структуры некоторых простых окислов перечислены в табл. 17, в которой приведены типы структур и координационные числа атомов, входящих в состав данного окисла в порядке М 0. Структуры расположены в соответствии с типо.м комплекса в кристалле. Сначала перечислены ионные трехмерные комплексы, представленные структурами флюорита, рутила и др. с высокими координационными числами ионов металла. Затем идут структуры цинковой обманки, вюрцита и др., в которых атом металла обладает тетраэдрической или более низкой координацией, после чего следуют слоистые и цепочные структуры. Наконец, приведены окислы, содержащие отдельные молекулы, в состав которых входят наиболее электроотрицательные элементы. Изменения в типе структуры могут быть связаны вообще с изменением типа связей—от чисто ионных структур через слоистые и цепочные структуры к чисто ковалентным молекулярным окислам. Эти изменения можно показать на структурах двуокисей элементов четвертой периодической группы. Для каждого соединения в таблице приведены координационные числа для М и О и тип структуры. Начиная от молекулярной СОд, мы переходим через структуры силикатов с ионно-ковалентными связями к преимущественно ионным структурам двуокисей более тяжелых металлов. [c.359]

Описание структурной модели. Результаты представленных в 2.1 экспериментальных исследований, а также приведенные в п. 2.2.1 представления о неравновесных границах зерен являются базисом для разработки структурной модели наноструктурных материалов, полученных ИПД [12, 150, 207]. Предметом этой модели является описание дефектной структуры (типов дефектов, их плотности, распределения) атомно-кристаллического строения наноструктурных материалов, а задачей — объяснение необычных структурных особенностей, наблюдаемых экспериментально высоких внутренних напряжений, искажений и дилатаций кристаллической решетки, разупорядочения наноструктурных интерметаллидов, образования пересышенных твердых растворов в сплавах, большой запасенной энергии и других. На этой основе становится возможным объяснение, а также предсказание уникальных свойств наноструктурных материалов (гл. 4 и 5). Вместе с тем, как было показано вьппе, типичные наноструктуры в сплавах, подвергнутых ИПД, весьма сложны. Более простым является пример чистых металлов, где основным элементом наноструктуры выступают неравновесные границы зерен. Структурная модель металлов, подвергнутых ИПД, может быть представлена следую-шим образом. [c.99]

Простые вещества. Физические и химические свойства. В компактном кристаллическом состоянии железо, кобальт и никель представляют собой серебрпсто-белые металлы с сероватым (Ре), розоватым (Со) и желтоватым (N1 ) отливом. Чистые металлы пластичны, однако даже незначительное количество примесей (главным образом, углерода) повышает их твердость и хрупкость, что особенно заметно у кобальта. Все три металла ферромагнитны. При нагревании до определенной температуры (точка Кюри) ферромагнитные свойства исчезают и металлы становятся парамагнитными. Переход ферромагнетика в парамагнетик не сопровождается перестройкой кристаллической структуры и представляет собой фазовый переход 2-го рода, при котором отсутствует тепловой эфсрект превращения. [c.401]

Фазы А2В2 со структурой арсенида никеля. Металлы типа Аг с элементами первых Б-подгрупп (В ) образуют электронные соединения, обсуждавшиеся выше. С металлами последних Б-подгрупп металлы типа Аз (так же, как А ) склонны давать интерметаллические фазы, приближающиеся по свойствам к простым гомеополярным соединениям структуры этих фаз имеют мало общего со структурами исходных чистых металлов. Для арсенида никеля, подобно типичным сплавам, характерно существование областей гомогенности (твердых растворов) со значительным избытком переходного металла. Из табл. 29.12 Таблица 29.12. Соединения с кристаллической структурой типа NiAs [c.490]

Большие и важные группы соединений, которые могут существовать только в кристаллическом состоянии, включают комплексные галогениды и оксиды, кислые и основные солн и гидраты. В частности, один из важных результатов изучения кристаллических структур состоит в признании того, что не-стехиометрические соединения не являются редкостью, как это некогда полагали. В самых общих чертах нестехиометрическое соединение можно определить как твердую фазу, которая устойчива в определенной области (по составу). С одной стороны, это определение охватывает все случаи изоморфного замещения и все виды твердых растворов, включая такие, состав которых покрывает всю область от одного чистого компонента до другого. В качестве другого предельного случая можно указать на фосфоры (люминесцентные ZnS или ZnS—Си), которые обязаны своими свойствами неправильному размещению и (или) внедрению примесных атомов, действующих как электронные ловушки , а также окрашенные галогениды (щелочных и щелочноземельных металлов), в которых отдельные положения гало-генндных ионов заняты электронами (F-центры) эти дефекты присутствуют в очень малой концентрации, часто в пределах от 10 до 10 . Для химика-неорганика больший интерес представляет тот факт, что многим простым бинарным соединениям свойственны диапазоны составов, зависящие от температуры и способа приготовления. Нестехиометрия подразумевает структурную неупорядоченность, а часто и присутствие того или иного элемента более чем в одном валентном состоянии она может приводить к возникновению иолупроводимости и каталитической активности. Примеры нестехиометрических бинарных соединений включают много оксидов и сульфидов, часть гидридов и промежуточные твердые растворы внедрения атомов С и N в металлы. Более сложными примерами могут служить различные комплексные оксиды со слоистыми и каркасными структурами, такие, как бронзы (разд. 13.8). Существование зеленого [c.14]

Казалось бы, что структура чистой поверхности, напрпмер монокристалла металла, должна просто повторять объемную кристаллическую структуру. Это, однако, не обязательно так. Напомним, что в галогеии-дах и1,елочных металлов ионы поверхностного слоя смешаются по-разному (рпс. V-7). Считают, однако, что структура поверхности соответствует структуре объема материала и что обе структуры следует описывать в одинаковых терминах. Как показано на рис. V-18, а, поверхностная структура (1X1) характеризуется такой же перподич)юстью пли состоит из таких элементов , что и соответствующая кристаллографическая плоскость объемной структуры. Если чередующиеся ряды атомов сдвинуты по отношению друг к другу, то, как видно пз рис. V-18, б, структура поверхпости характеризуется индексом С(2х1). где С обозначает наличие центрального aioivia. На рпс. V-18, е показан ряд структур, выведенных из структуры плоскости (111). [c.229]

Хемосорбция на предельно чистых поверхностях пока детально изучена лишь для небольшого числа металлов. При этом выяснилось, что нормальные валентности поверхностных атомов решетки реально работают, образуя прочные одиоатомные и более толстые слои, что находит свое выражение в строгой симметрии и в образовании кристаллических решеток разных типов. Электронография в мягких электронах показывает, что четкая ориентация с повторением структуры твердого тела имеет место и в первом поверхностном слое [26]. По-видимому, эти массовые свободные валентности поверхности обладают определенной направленностью. Поэтому неправильно все хемосорбционные связи связывать с дефектами. Для простейших атомных решеток и металлов, вероятно, часто действуют нормальные структуры поверхности и нормальные валентности, соединяющие атомы в решетку. Поскольку радиусы атомов и ионов также определяются строением электронных оболочек, геомет-риякристаллаиегоповерхностиопределяетсявконеч-ном счете электронными факторами. С электронной точки зрения в этом заключается глубокая причина геометрических закономерностей, выдвигаемых в качестве одного из двух первичных ведущих факторов теорией мультиплетов. Качественное исследование физических электронных свойств полупроводников и их каталитических свойств привело к установлению простых и четких закономерностей в пределах одного изоэлектронного ряда алмаза— вюрцита [27], Еще ранее в работах нашей лаборатории было подмечено особое место шпинелей в окислительном катализе [28]. Можно надеяться, что количественное сопоставление в пределах изоэлектронных и структурных рядов приведет применительно к полупроводниковому катализу, к четкому установлению закономерностей подбора. [c.14]

Бор—единственный из давно известных элементов, структура которого еще недостаточно выяснена. Трудность выяснения кристаллической структуры элементарного бора связана в первую очередь с тем, что вследствие значительной реакционной способности и высокой температуры плавления бор трудно получить в чистом виде. Особенно сильна склонность бора давать соединения типа АШ12 ииВ12, т. е. соединения с малыми количествами другого элемента (металла). Вместе с тем, по имеющимся данным, элементарный бор обладает сложной структурой. Кристаллы простейшей игольчатой модификации относятся к тетрагональной системе и содержат 52 атома в элементарной ячейке. Структура кристаллов пластинчатой формы пока не расшифрована. О ее сложности можно судить по тому, что в элементарной ячейке кристалла содержится свыше 200 атомов. Для расшифровки таких сложных структур необходимы монокристаллы, получить которые очень трудно вследствие высокой температуры плавления бора.-Для полноты представления о структуре элементарного бора необходимо также выяснить вопрос о полиморфных модификациях бора и роли примесей в их образовании, на которую указывает, в частности, наличие ряда модификаций у [c.20]

Электронная интерпретация простых реакций на поверхности металлов, не всегда еще являющаяся удовлетворительной, оказывается все же плодотворной, например при объяснении найденных Биком, Элеем и Швабом соотношений между электронной структурой катализатора и его активностью [2]. Когда же исследуются реакции на окислах, то ненадежность такой интерпретации значительно возрастает и, хотя о типе окисла и о каталитической активности можно сделать некоторые обобщения [3], установление точных зависимостей еще невозможно. Нам кажется, что, помимо экспериментальных трудностей в определении и воспроизведении чистой поверхности окисла, это частично объясняется тем, что не учитывается возможность участия кислорода, входящего в состав кристаллической решетки и расположенного на поверхности катализатора, в каталитических реакциях, включающих в качестве реагентов кислородсодержащие газы. [c.238]

Заметим, что, начав с образования пар индивидуальных дефектов, мы закончили описанием образования больших кластеров дефектов. Большие ассоциаты вакансий фактически тождественны второй фазе. Критической точке, в которой появляется новая фаза, соответствует тот момент, когда атомы кластера покидают предписанные им кристаллической структурой основного вещества места в решетке и перегруппировываются в соответствии со своей собственной кристаллической структурой. Кластер (V i)n в Na l превращается таким образом во вкрапление металлического натрия, которое является зародышем новой фазы . В других случаях переход от кластера к новой фазе не так прост. Например, растворяясь в германии и кремнии, литий может занимать междоузлия. Ассоциация междоузельных атомов лития между собой приводит к возникновению сетки, межатомные расстояния в которой очень близки к межатомным расстояниям в металлическом литии. Однако, какой бы размер ни имел этот кластер, он сильно отличается от металлического лития, так как включает в себя атомы Ge (или Si). Поэтому, хотя кластер в некоторых отношениях и ведет себя подобно металлическому литию (например, он обладает металлическими свойствами), его свободная энергия и свободная энергия металла будут разными. Если уж говорить о новой фазе, то ее скорее можно представить как Li Ge или Li Si, а не как металлический литий [104, 105]. Образование фазы чистого лития возможно только в тех случаях, когда атомы Li передвигаются к месту, где имеется достаточное пространство для построения отдельной фазы, не содержащей Ge или Si, например к внешней поверхности либо к дислокациям. Вопрос об идентификации осажденных частиц методом электронной дифракции рассмотрен в работе Ньюмена [106]. [c.228]

Рассмотренная выше идеализованная картина образования шейки , связанная с фазовым переходом, проста и наглядна, но является лишь крайним случаем, не встречаюи имся в чистом виде. Как показали электронно-микроскопические исследования, при возникновении шейки возможна наряду с рекристаллизацией еще деформация без плавления с сохранением отдельных сферолитов, которые, однако, могут быть сильно деформированы. Другой крайний случай наблюдается, в частности, у кристаллического изотактического полипропилена, обладающего очень совершенной надмолекулярной структурой при температуре жидкого азота (—196°0), когда сегментальная подвижность и гибкость макромолекулы ничтожны, образование шейки происходит за счет перемещения более крупных образований (например, сферолитов), на надмолекулярном уровне, без изменения рентгенографической картины, аналогично деформации металлов. Эти обратимые процессы выражены тем резче, чем более совершенна надмолекулярная структура, и деформация при этом достигает 100—150%. У реальных полимеров обычно происходит наложение двух крайних механизмов, соотношение которых зависит от исходной структуры полимера и условий деформации. [c.457]

Расчет значений эффективных радиусов ионов выглядит несколько менее убедительным, чем вычисления радиусов атомов в металлах из структур простых веществ. Обширную группу кристаллических веществ, например ЫаС1, можно с хорошим приближением считать построенными из ионов. В поваренной соли нельзя найти молекул МаС1 или атомов N3 и С1. Здесь атомы натрия утратили по электрону и существуют в виде ионов Ма+, в то же время атомы хлора, приняв по электрону, образовали ионы С1 . В этих случаях говорят о ионной, или гетерополярной, связи. В случае МаС1 в каждом из двух элементов внешняя электронная оболочка достигла состояния особо стабильной, завершенной оболочки благородного газа. Силовое взаимодействие между ионами на расстояниях, отвечающих расположению их центров тяжести, является практически чисто электростатическим. Зона действия ионных сил связи заметно превышает равновесные расстояния между частицами кристалла, а силовое поле практически носит чисто электро- [c.60]

Независимо от влияния их на величину ККМ большинство неорганических солей вызывает увеличение размеров мицелл [93], а при более высоких концентрациях высаливает поверхностноактивное вещество. Во многих случаях выделившаяся при этом твердая фаза представляет собой не чистое поверхностноактивное вещество, а коацерват, содержащий значительное количество растворителя [94]. Иногда сочетание неорганической соли и солюбилизированного масла вызывает глубокое изменение структуры мицелл (что обнаруживается по изменению вязкости) без коацервации [95]. Неионогенные поверхностноактивные вещества типа полиоксиэтиленовых сложных или простых эфиров с гидрофобным радикалом жирного ряда с прямой цепью высаливаются хлористым натрием и нечувствительны к солям Са, Mg, Ва и А1. Это явление может быть обусловлено координационной связью катиона поливалентного металла с атомами кислорода эфирных групп, доказательством чего служит образование определенного кристаллического соединения, содержащего a lj, HjO и неионогенное вещество в молярном соотношении 3 15 1. [c.313]