Модель МО и зонная модель, электронный газ

Зонная теория (электронная модель металла) [c.140]

Основанная на теории МО зонная модель электронного строения металлов, полупроводников и диэлектриков может показаться не сразу очевидной всем студентам, но после ее обсуждения и объяснения она обычно усваивается. Последний раздел, посвященный силикатам, можно опустить без ущерба для усвоения важнейших понятий, но он дает хорошую возможность закрепить положение о связи между структурой и свойствами и обычно вызывает интерес у студентов. [c.577]

Рис. 2.34. Модель электронных энергетических зон кристаллофосфоров.

Зонная теория твердого тела позволяет объяснить основные физико-химические свойства кристаллов высокую электрическую проводимость и теплопроводность металлов, особенности проводимости в полупроводниках, изолирующие свойства диэлектриков и т. п. Электрическая проводимость кристаллов определяется наличием квазисвободных электронов, способных к направленному перемещению под действием внешнего электрического поля. Если на электрон действует сила, определяемая напряженностью электрического поля, то он начинает двигаться с ускорением и его кинетическая энергия при этом возрастает. В зонной модели, которая является результатом применения представлений квантовой механики к твердому телу, возрастание энергии электрона равносильно его переходу на более высокий энергетический уровень. При наличии в зоне разрешенных энергий вакантных уровней, ко- [c.309]

Как известно из элементарной физики, твердые тела по электрическим свойствам можно разделить на три класса металлы, полупроводники и диэлектрики. Все эти три класса веществ могут быть описаны с помощью зонной модели электронной структуры, известной уже более 30 лет. Эта модель основана на представлении об электронных уровнях, которые вследствие взаимодействия атомов в кристаллической решетке размываются в полосы (разрешенные зоны), отделенные друг от друга запрещенными зонами, т. е. зонами, не содержащими уровней, на которых электроны могли бы находиться. [c.127]

Модель МО и зонная модель, электронный газ [c.244]

Полученные формулы очень похожи на соответствующие выражения для химического потенциала идеального одноатомного газа (разд. IV.2) это свидетельствует о том, что в зонной модели электроны ведут себя подобно газу. [c.162]

У сплавов с ограниченной растворимостью мы наблюдали интересное явление, которое не может быть объяснено на основе зонной модели электронов в металлах. Для каталитических реакций на такого рода сплавах, непосредственно перед границей насыщения, происходит значительное уменьшение энергии активации, часто соответствующее повышению каталитической активности. В табл. 3 приведены наши старые результаты по изучению разложения муравьиной кислоты на сплавах свинца с цинком, кадмием и сурьмой [48], а также новые данные Энгельса [32], изучавшего реакцию пара-орто-конверсии водорода на сплавах марганца с медью и серебром, вместе с результатами [49] для тех же реакций на сплавах никеля с цинком. [c.30]

С точки зрения зонной теории полупроводниковые вещества должны обладать дальним порядком. Вторым необходимым условием служит отсутствие перекрывания валентной зоны и зоны проводимости. Третье условие состоит в том, что валентная зона должна быть полностью занята электронами. Механизм проводимости полупроводника согласно зонной модели представлен на рис. 130. При абсолютном нуле зона проводимости пуста, все уровни валентной зоны заполнены и под действием внешнего электрического поля электрическая проводимость не возникает. Нагревание кристалла возбуждает часть электронов, которые приобретают энергию, превышающую ширину запрещенной зоны. Эти электроны попадают в зону проводимости, а в валентной зоне освобождается [c.312]

Для ряда переходных металлов и значительного числа сплавов трактовка электронных структур на основе жесткой зонной модели приводит к довольно простой картине. Она базируется на предположении о перекрывании зон, возникших при [c.580]

Наряду с жесткой зонной моделью для чистых металлов я сплавов получила дальнейшее развитие модель электронных структур., отличающаяся разнообразными подходами к соответствующей проблеме. [c.581]

Зонная модель и понятие о полупроводниках. В современной физике широкое распространение получила так называемая зонная теория. Для этой теории характерна следующая терминология. Система электронов, образующих невозбужденные химические связи, называется валентной зоной, а система возбужденных связей — зоной проводимости. Двойные ненасыщенные связи в валентной зоне получили название дырок, а электроны зоны проводимости часто называются свободными. [c.77]

Итак, в модели почти свободных электронов мы установили, что электронные уровни энергии образуют энергетические зоны. Это — фундаментальное свойство, которое имеет место и в приближении сильной связи оно обусловливает многие рхругие свойства кристаллических тел. Природа его — в брэгговском отражении. На электронные волновые функции накладывается периодичность решетки, что и приводит к расщеплению энергии.(Величйна разрыва зависит от интенсивности соответствующей фурье-компоненты (У ) потенциала. [c.124]

В идеальном случае энергетическое состояние носителей тока на поверхности и в объеме полупроводника одинаково, что согласно зонной модели эквивалентно отсутствию изгиба энергетических зон в приповерхностной области (рис. 71, а). После приложения внешнего поля с плюсом на металлическом электроде и минусом на кремнии п-типа электроны из объема подтягиваются к поверхности, их поверхностная концентрация увеличивается, и в поверхностном слое возникает отри- [c.123]

Первый из них соответствует атомистической модели, описывающей адсорбцию в терминах поверхностных центров, т. е. микроскопических локальных взаимодействий. Второй представляет зонную модель, в которой рассматривается макроскопическое взаимодействие твердого тела с адсорбатом через поверхностный слой в терминах поверхностных энергетических состояний, их электронных уровней, изменяющихся с расстоянием от поверхности. [c.129]

Рассмотрим примеры влияния на проводимость германия и кремния примесей замещения. Если в кристаллическую решетку их ввести атом сурьмы или другого элемента V группы, то он, став на место атома германия (или кремния) в узле решетки, образует валентные связи с четырьмя соседними атомами германия, расположенными по вершинам окружающего его тетраэдра. Так как у элементов V группы во внешней оболочке 5 валентных электронов, то один из них будет избыточным и не примет участие в образовании связей. Такой электрон оказывается слабо связанным со своим атомом в кристалле чтобы его отделить от атома и перевести в междоузлие, нужно затратить мало энергии. В зонной модели это значит, что для перевода такого электрона в зону проводимости необходимо затратить гораздо меньше энергии, чем для перевода электрона с потолка валентной зоны до нижнего края зоны проводимости А . Значит, уровни, на которых будут находиться такие электроны, должны располагаться в запрещенной зоне вблизи от дна зоны проводимости (на уровне на рис. 73,6). [c.239]

Зонная модель позволяет также объяснить присущий всем металлам специфический блеск. Электроны металлического кристалла способны поглощать световую энергию, переходя на более высокие энергетические уровни в валентной зоне или в зоне проводимости, после чего они сразу же испускают свет, возвращаясь на более низкие уровни. Наличие большого числа чрезвычайно близких энергетических уровней приводит к тому, что свет, падающий на металлический кристалл, практически полностью отражается им. Это и объясняет, почему все металлы имеют характерную зеркально-серебристую поверхность. При облучении металла светом с достаточно большой энергией (частотой) электроны могут полностью отрываться от его поверхности. Это явление получило название внешнего фотоэлектрического эффекта. [c.391]

МЕТАЛЛИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ электропроводность, теплопровод ность, ковкость металлов Модель электронного газа который удерживает вместе атомные положи тельно заряженные остовы Современная модель — электроны расположены не на отдельных энерге тических уровнях а в энергетической зоне и легко в этой зоне перемеща ются [c.7]

Модель электронного газа , который удерживает вместе атомные положительно заряженные остовы. Современная модель — электроны расположены не на отдельных энергетических уровнях, а в энергетической зоне , и легко в этой зоне перемещаются [c.7]

Точное квантовомеханическое описание металлической связи представляет сложную задачу, рассмотрение которой выходит за рамки настоящей книги. Поэтому в следующих разделах будут описаны лишь общие представления, на основе которых может быть понята металлическая связь — так называемая зонная модель кристалла. Следует сразу же оговориться, что зонная модель описывает поведение электронов в кристаллах с любым типом связи, но нас будут интересовать только те аспекты этой теории, которые непосредственно связаны с теорией металлической связи. [c.198]

Теоретической основой исследования электронного фактора были в основном теория валентных связей, зонная модель, теория кристаллического поля и теория поля лигандов. В прошлом большая часть исследований базировалась на представлении о существовании в твердых телах коллективных электронных состояний (зонная модель), а в более новых исследованиях повышено внимание к отдельным ионам поверхности твердых тел как реакционным центрам, свойства которых описывают теория кристаллического поля и теория поля лигандов. [c.98]

Изучение электронного фактора в катализе на металлах тесно связано с исследованиями каталитических свойств сплавов . На основе простой зонной модели проблема первоначально представлялась такой. Компоненты сплава образуют общую энергетическую зону при сплавлении богатого электронами металла с переходным металлом число вакансий в -зоне последнего должно уменьшаться. Когда кристаллическая решетка остается неизменной, т. е. когда образуются статистические смешанные кристаллы, должна существовать прямая корреля- [c.112]

Магнитные свойства переходных металлов можно объяснить присутствием в не полностью заполненной -зоне неспаренных электронов. Кроме того, если следовать модели жестких зон, магнитные свойства сплавов металлов УП1— 1Б групп в общих чертах можно объяснить тем, что s-электроны элемента подгруппы Ш заполняют дырки в -зоне. При этом, очевидно, должна существовать критическая концентрация сплава, точно соответствующая концу заполнения. Однако из-за весьма приближенного характера модели жестких зон данный подход имеет серьезные недостатки так, например, в настоящее время установлено, что сплавы элементов УП1—1Б групп совсем не имеют общей -зоны. [c.14]

Качественное описание электрических свойств различных форм углеродных материалов может быть дано в рамках зонной модели [5, 14]. Для оценки изменений электронных свойств углей и других типов углеродных материалов (а — д) воспользуемся схемой, приведенной на рис. 8. Характеристики этих материалов даны ниже [c.30]

Остановимся несколько более подробно на том, что представляют собой эти состояния и как они занимаются. При этом для электролита, содержавшего окислительно-восстановительную систему, можно, как и для второй фазы электрода, использовать зонную модель. Вероятность / Е) занятия электроном какого-нибудь энергетического уровня Е задается функцией распределения Ферми [c.149]

Для решения систеш уравнений, представляющей собой математическое описание идеализированной модели зоны активного теплообмена, избран разностный метод, т.е, правые части дифференциальных уравнений в частных производных и некоторые граничные условия представляются разностными аппроксимациями, что позволит для решения задачи использовать электронные аналоговые вычислительные Хт [c.166]

В этой области надо отметить две новые черты. Во-первых, для расчета была применена модель электронного газа. Впервые она нашла систематическое применение в упомянутых работах Шмидта. Затем Кун использовал ее при изучении цветности органических соединений (1948 г. и след.). В 1953 г. Рюденберг и Шерр детально разработали расчетный метод, основанный на этой модели, причем Шерр в конкретных расчетах распределения я-электронной плотности отказался от довольно произвольного дробления ее на зоны и атомов, и связей, приравняв зоны атомов как бы нулю (см. табл. 1). Позднее (1954) Рюденберг провел сопоставление расчетов электронных зарядов связей такого типа по модели электронного газа и модели молекулярных орбиталей, показав, что ввиду близости этих моделей ( трубчатые магистрали движения электронов ) и результаты основанных на них расчетов, гораздо ближе друг к другу, чем предполагалось ранее. [c.172]

Представления о резонансных связях и об одноэлектронных связях кажутся искусственными, и они также не привели к решению вопроса. Занятие валентных электронов в направленных связях противоречит теории свободных электронов и зонной модели металлов, где эти электроны не рассматриваются локализованными в определенных направлениях. Особенно ярко несостоятельность такого подхода выявляется на примере ]целочных металлов, имеющих ОЦК структуры, в которых свободный электрон должен обеспечивать образование шести двухэлектронных направленных связей и металлическую проводимость. Выход из создавшихся трудностей заключается в том, чтобы считать валентные электроны в металлах почти свободными и взаимодействующими с периодическим нолем решетки, т. е. сохранить полностью модель коллективизированных электронов и зонную модель, а происхоягдение кристаллической структуры искать во взаимодействии внешних оболочек металлических ионов. [c.205]

Современная неорганическая химия состоит из многих самостоятельных разделов, например химии комплексных соединений, химии неорганических полимеров, химии полупроводников, металлохимии, физико-химического анализа, химии редких металлов, радиохимии и т. п. Неорганическая химия давно перешагнула стадию описательной науки и в настоящее время переживает свое второе рождение в результате широкого привлечения квантовохимических методов, зонной модели энергетического спектра электронов, открытия валентнохимических соединений благородных газов, целенаправленного синтеза материалов с особыми физическими и химическими свойствами. На основе глубокого изучения зависимости между химическим строением и свойствами она успешно решает главную задачу создание новых неорганических веи еств с заданными свойствами. Неорганическая химия, как и любая естественная наука, руководствуется методологией диалектического материализма, следовательно, опирается на ленинскую теорию отражения От живого созерцания к абстрактному мышлению и от него к практике... . Живое созерцание осуществляется, как правило, при помощи эксперимента — наблюдения явлений в искусственно созданных условиях. Из экспериментальных методов важнейшим является метод химических реакций. Химические реакции — превращение одних веществ в другие путем изменения состава и химического строения. Во-первых, химические реакции дают возможность исследовать химические свойства вещества. Аналитическая химия использует химические реакции для установления качественного и количественного состава вещества. Кроме того, но химическим реакциям исследуемого вещества можно косвенно судить о его химическом строении. Прямые же методы установления химического строения в большинстве своем основаны на использовании физических явлений. Во-вторых, на основе химических реакций осуществляется неорганический синтез. За последнее время неорганический синтез достиг большого успеха, особенно в получении особочистых соединений в виде монокристаллов. Этому способствовало применение высоких температур и давлений, глубокого вакуума, внедрение бесконтейнерных способов синтеза и т. п. [c.7]

Неорганическая химия давно перешагнула стадию описательной науки и в настоящее время переживает свое "второе рождение" в результате широкого привлечения квантово-химических методов, зонной модели энергетического спектра электронов, открытия валентно-химических соединений благородных газов, целенаправленного синтеза материалов с особыми физическими и химическими свойствами. На основе глубокого изучения зависимости между химическим строением и свойствами она успешно решает главную задачу — создание новых неорганических веществ с заданными свогютвами. Из экспериментальных методов химии важнейшим является метод химических реакций. Химические реакции — превращение одних веществ в другие путем изменения состава и химического ст(юения. Во-первых, химические реакции дают возможность исследовать химические свойства вещества. Кроме того, по химическим реакциям исследуемого вещества можно косвенно судить о его химическом строении. Прямые же методы установления химического строения в большинстве своем основаны на исполь зо-вании физических явлений. Во-вторых, на основе химических реакций осуществляется неорганический синтез. За последнее время неорганический синтез дос- [c.6]

Индивидуальные (локальные) свойства активных центров для объяснения явлений адсорбции и катализа удовлетворительно описываются в рамках теории кристаллического поля и теории поля лигандов, а коллективные электронные свойства решетки твердого тела - зонной моделью, построенной на основе метода молекулярных орбитатей [31]. [c.693]

Экспериментальные данные, которые, как полагает автор, подтверждают его соображения, можно разбить на две группы. К первой относятся данные по адсорбции паров воды на германии. О сильном влиянии адсорбции такого рода молекул (с неподеленной электронной парой) на электрофизические свойства поверхности германия (в том числе и на заряжение) известно давно, и в настоящее время этот факт ни у кого не вызывает сомнения, так как адсорбцию такого характера считают разновидностью хемосорбции, протекающей с образованием ион-радикалов. Новых экспериментальных данных, которые дали бы основание сомневаться в установившейся точке зрения, сообщение В. Ф. Киселева не содержит. Более того, идея заряжения поверхности под влиянием дипольного момента адсорбированной воды противоречит работам [3, 4], где установлено соответствие между изменением работы выхода и величиной изгиба энергетических зон именно для системы Ge -j- Н2О. Поэтому нока нет оснований говорить о механизме заряжения, индуцированного дипольным моментом. Нам удалось показать (стр. 111) возможность ионизации адсорбированных на германии молекул с высоким ионизационным потенциалом. Сильное возмущение энергетических характеристик соседних центров на поверхности в этом случае легче объяснить более мощным полем иона, чем дииоля. Возмущение особенно велико, когда два иона и А" находятся на смежных центрах. Такая модель объясняет и высокие энергии адсорбции молекул с неподеленной парой. [c.102]

Миогочисленные исследования электронных свойств твердых катализаторов показали, что электроны, принадлежащие разным ионам, могут быть обобществлены (зонная модель). Передвижение электрона по решетке обусловливает проводимость твердого тела. В полупроводниках электрон перескакивает из валентной зоны или с энергетического уровня примеси, в1веденной в полупроводник, в зону проводимо сти. Создание разнообразных дефв1К-тов в решетке способствует образованию не одиночных энергетических уровней, а узких зон, в которых транспортирование электрона облегчено. [c.147]

В литературе изложены различные механизмы передачи электронов в полупроводниках, содержащих металлы с незаполненной -орбиталью. По механизму Морина [287], обмен электронами между отдельными катиона ми решетки полупроводника осуществляется по -зонам, а если эти зоны очень узкие, то электроны локализуются на катионах. Для других окислов справедлива обычная зонная модель с обобществлением электронов. Работа выхода электрона, как известно, зависит от положения уровня Ферми на поверхности, которое, в свою очередь, также определяется структурой энергетичеокого спектра полупроводника. [c.147]

Для данного металла величина б показывает долю участия -электронов в sp -гибpидax и (при учете общего числа внешних и - и 5-электронов) число незанятых атомных /-орбиталей. В зонной модели незанятые атомные -орбитали соответствуют электронным дыркам -зоны. Если при реакции происходит вза- [c.99]

Описанная в разд. 7.2 и 7.3 зонная модель совершенно не учитывает кристаллическую структуру металла и полупроводника. В более новых представлениях исходят из того, что электронные зоны образуются при перекрывании орбиталей, которые под влиянием окружающего кристаллического поля имеют определенную пространственную ориентацию. Рассморим переходный металл. В кубической гранецентрированной коорди- [c.110]

Однако эта простая зонная модель (модель жесткой Зоны) не позволяла объяснить все экспериментальные данные. Например, сплав 20 ат.% N1 и 80 ат,% Си, согласно простой зонной модели, не может иметь -вакансий и поэтому должен быть полностью лишен каталитической активности, чего не наблюдается. Для истолкования этого факта можно использовать другие модельные представления, такие, как модель минимума полярности (Ланг, Эренрайх, 1968), приближение конкретного потенциала (Совэн, 1967) или модель междоузельных электронов (Джонсон, 1972). [c.113]

Согласно одноэлектронной модели, электроны в кристаллах попарно заполняют уровни каждой энергетической полосы, начиная с нижнего уровня самой нпжней зоны. При этом возможна ситуация двоякого рода. [c.59]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология