Изменение физических свойств кристаллов с изменением их состава

В основе физики твердого тела лежит представление о кристалличности вещества. Все теории физических свойств кристаллических твердых тел основываются на представлении о совершенной периодичности кристаллических решеток. Используя это представление и вытекающие из него положения о симметрии и анизотропии кристаллов, физики разработали теорию электронной структуры твердых тел. Эта теория позволяет дать строгую классификацию твердых тел, определяя их тип и макроскопические свойства. Однако она позволяет классифицировать только известные, исследованные вещества и не позволяет предопределить состав и структуру новых сложных веществ, которые обладали бы заданным комплексом свойств. Эта последняя задача является особо важной для практики, так как ее решение позволило бы создавать материалы по заказу для каждого конкретного случая. При соответствующих внешних условиях свойства кристаллических веществ определяются их химическим составом и типом кристаллической решетки. Изучение зависимости свойств вещества от его химического состава и кристаллической структуры обычно разбивается на следующие отдельные этапы 1) общее изучение кристаллов и кристаллического состояния вещества 2) построение теории химических связей и ее применение к изучению различных классов кристаллических веществ 3) изучение общих закономерностей изменения структуры кристаллических веществ при изменении их химического состава 4) установление правил, позволяющих предопределять химический состав и структуру веществ, обладающих определенным комплексом физических свойств. [c.10]

Набл. Форма кристаллов (Оп. 1 и 2). Изменения цвета и физические свойства серы (Оп. 3). Интенсивность реакции (Оп. 4) и состав продуктов. Продукты реакций в П1—Пе и Оп. 4, цвета осадков и условия осаждения с учетом ПР (Пь П3 и П4, цвет раствора (Пб). [c.145]

Химические соединения в кристаллическом состоянии могут иметь переменный состав. На них но распространяется закон постоянства состава и важнейший вывод из него где бы и как бы соединение ни получалось, его состав и свойства всегда одни и те же. В зависимости от условий образования состав и свойства кристаллов химических соединений могут изменяться. Электрофизические же свойства полупроводников чувствительны к изменениям состава гораздо сильнее, чем электрофизические свойства металлов. Для получения воспроизводимых состава и свойств полупроводников совершенно необходимо руководствоваться при синтезе принципами и методами химпческой термодинамики — одного из фундаментальных разделов физической химии. [c.14]

Существуют и другие методы анализа, например биологические. К последним можно отнести метод определения содержания сероводорода в воздухе по изменению интенсивности свечения некоторых бактерий, а также метод анализа некоторых веществ, основанный на наблюдении за движением мелких червей, гибнущих после добавления известной дозы этих веществ. Физико-химические и физические методы, главк-Ум образом в зарубежной литературе, называют инструментальными, так как они обычно требуют применения приборов, измерительных инструментов. На первый взгляд, разные методы химического анализа не имеют между собой ничего общего, настолько различны их приемы, аппаратура и применение. На самом же деле принцип определения химического состава любыми методами один и тот же состав вещества определяется по его свойствам. Дело в том, что каждое вещество, отличающееся от других веществ своим составом и строением, обладает некоторыми индивидуальными, только ему одному присущими свойствами. Например, спектры испускания, поглощения и отражения веществом излучений имеют характерный для каждого вещества вид. По растворимости и форме кристаллов также можно узнать данное вещество. [c.9]

Не следует забывать, что химия исследует вещество только в одном из аспектов. Изучая состав, химические свойства, способы получения твердых веществ, мы не можем обходиться без представления об их электронной конфигурации, кристаллической структуре, без знания закономерностей, которым подчиняются изменения физических свойств с изменением энергетического состояния вещества, словом без физической теории и без физических экспериментов. Химия, физика твердого тела и молекулярная биология — по определению физика-теоретика айскопфа — являются непосредственным следствием квантовой теории движения электронов в кулоновском поле атомного ядра. Все многообразие химических соединений, минералов, изобилие видов в мире организмов обусловливается возможностью расположения в достаточно стабильном положении сравнительно небольшого количества первичных структурных единиц — атомов — огромным количеством способов, диктуемых пространственной конфигурацией электронных волновых функций. Длина связи, т. е. межатомное расстояние,— это диаметр электронного облака, определяемый амплитудой колебания электрона в основном состоянии. Поскольку масса ядра во много раз больше массы электрона, соответствующая амплитуда колебания ядра во много раз (корень квадратный из отношения масс) меньше. Поэтому, как отмечает Вайскопф, ядра способны образовывать в молекулах и кристаллах довольно хорошо локализованный остов, устойчивость которого измеряется энергией порядка нескольких электронвольт, т. е. долями постоянной Ридберга. Местоположения ядер атомов, образующих остов кристалла, с большой точностью определяются методом рентгеноструктурного анализа. Таким образом, бутлеровская теория строения, структурные формулы в наше время получили ясное физическое обоснование. [c.4]

Высокая Плотность окислителя желательна не только для концентрирования энергии ракетного топлива в возможно меньшем объеме, но и для макси мального увеличения объемного соотношения горючего и окислителя. Это не-.обходимо для того, чтобы получить недетонируюш,ий состав с максимальной энергией без потери текучести, необходимой при создании литого заряда. Кристаллы окислителя должны быть, по возможности, сферическими для обеспече= ния максимальной текучести неотвержденного ракетного топлива они должны также смачиваться горючей фазой для достижения хороших физических свойств смесевого топлива. Необходимо, чтобы кристаллы были безводными, не гигроскопичными и не претерпевали фазовых превраш,ений при температурах получения и применения ракетного топлива (в случае, например, нитрата аммония превраш,ение фаз происходит при 32 °С, так что изменение температуры серьезно сказывается на стабильности размеров кристаллов). В идеальном случае ни сам окислитель, ни продукты его разложения не должны вызывать коррозию металлов. [c.141]

Гетерогенные системы. Гетерогенными системами называются системы, в которых однородные части отделены друг от друга поверхностью раздела. Примерами таких систем являются, например, вода — лед, жидкость — пар. При рассмотрении гетерогенных систем пользуются понятиями число фаз Ф, число компонентов К, число степеней свободы С. Фазой называется однородная во всех точках по химическому составу и физическим свойствам часть системы, отделенная от других гомогенных частей системы поверхностью раздела. Наличие поверхности раздела является необходимым, но недостаточным признаком фазы. Так, например, однородные кристаллы ЫаС1 в насыщенном растворе составляют одну фазу. Числом независимых компонентов в системе называется наименьшее число индивидуальных веществ, при помощи которых можно определить состав каждой фазы в отдельности. В химической системе понятие вещество и компонент не идентичны. Вследствие того, что между компонентами могут протекать химические реакции, число компонентов сокращается на число протекающих реакций. Иначе говоря, число компонентов химической системы равно числу веществ, содержащихся в системе, за вычетом числа реакций, идущих между ними. Так, например, система Са0(тв)+С02(г) СаСОз(тв) характеризуется любыми двумя компонентами из трех. Числом степеней свободы системы называется число термодинамических параметров (температура, давление и концентрация), определяющих ее состояние, которое можно произвольно менять в определенных пределах без изменения числа фаз. Гетерогенные системы имеют большое практическое значение в металлургии, галургии и других областях. [c.78]

Существенным для на1пего рассмотрения явлЯетсй характер возможных изменений спектра при диффузии в твердой фазе, поскольку именно твердыми должны быть полинговские микрокристаллы. Диффузия атомов и молекул в твердой фазе — хорошо известный факт, в частности из упоминавшегося опыта по срастанию металлических брусков, находившихся длительное время в контакте. Но мало известно то, что во многих твердый телах, несмотря на сохранение их формы и упругой жесткости, атомы могут перемещаться со скоростями в тысячи и десятки тысяч прыжков в секунду и более, особенно в дефектных твердых телах и вблизи температуры плавления. Такие высокие скорости движения могут быть достаточными для усреднения ядерных диполь-дипольных и квадрупольных взаимодействий в молекулах воды, в том числе входящих в состав микрокристаллов. Основная особенность кристаллического твердого тела, важная для оценки результата диффузионного усреднения, состоит в том, что в отличие от жидкости набор возможных положений и движений молекул в кристалле ограничен свойствами симметрии и структурой кристалла. Поэтому всегда можно вычислить энергии диполь-дипольных и квадрупольных взаимодействий для любой структуры кристалла и любого типа движения молекул в нем. Хотя задача такого вычисления в принципе не. представляет трудностей, ее физически обоснованное п строгое решение оказалось нетривиальным. Можно отметить не менее пяти неудачных попыток ее решения в разлгйных странах (Франция, Япония, США), кратко описанных в сборнике Фундаментальные исследования. Физико-математические науки . [c.112]