Модель СЭ и металлическая связь

Простая модель металлической связи, основанная на представлении об электронном газе , согласуется также с двумя другими характерными свойствами металлов их ковкостью и пластичностью. Ковкое вещество легко поддается расплющиванию молотом в тонкие листы пластичное вещество можно вытягивать в тонкую проволоку. Для того чтобы такая обработка металлов с изменением формы происходила без разрущения, атомные плоскости кристалла должны легко скользить одна по другой. Такое смещение атомов не вызывает появления больших сил отталкивания в металлах, потому что подвижный электронный газ постоянно смягчает перемещение положительных ионов, экранируя их друг от друга. Совсем [c.624]

Более совершенную модель металлической связи позволяет создать теория молекулярных орбиталей. Согласно этой модели, весь кристалл металла следует рассматривать как одну гигантскую молекулу. Все атомные орбитали определенного типа взаимодействуют в кристалле, образуя совокупность делокализованных орбиталей, простирающихся по всему кристаллу. Число валентных атомных орбиталей в отдельном кристалле достигает 10 . Чтобы представить себе, как происходит взаимодействие столь большого числа валентных орбиталей, рассмотрим гипотетическую последовательность линейных молекул лития, Ыг, з, в которых основную роль играют валентные 25-орбитали. На рис. 14-24 показано образование молекулярных орбиталей для трех указанных молекул. Отметим, что вследствие делокализации молекулярных орбиталей ни одному из электронов не приходится располагаться на разрыхляющей орбитали. По мере удлинения цепочки атомов в молекуле расстояние между орбитальными энергетическими уровнями все более сокращается. В предельном случае для кристалла, состоящего из 10 атомов, комбинация атомных орбита-лей приводит к возникновению широкой полосы, или, как говорят, зоны, тесно расположенных энергетических уровней. [c.625]

Модель металлической связи у натрия [c.56]

Рис. 37. Модель металлической связи у натрия

Эта модель позволяет объяснить некоторые свойства металла. Металлическая связь слабее ковалентной связи можно деформировать металлическую решетку (тягучесть, ковкость), но вырвать атом из такой решетки трудно об этом свидетельствуют, в частности, высокие температуры кипения металлов 357°С (Hg), 880 С (N3) и 3000°С (Ре) два связанных и Т. Д. [c.116]

МЕТАЛЛИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ, хим. связь, обусловленная взаимод. электронного газа (валентные электроны) в металлах с остовом положительно заряженных ионов кристаллич. решетки. Идеальная модель М.с. отвечает образованию частично заполненных валентными электронами металла зон энергетич. уровней (см. Твердое тело), наз. зонами проводимости. При сближении атомов, образующих металл, атомные орбитали валентных электронов переходят в орбитали, делокализованные по кристаллич. решетке аналогично делокализованным п-орбиталям сопряженных соединений. Количественно описать М.с. можно только в рамках квантовой механики, качественно образование М. с. можно понять исходя из представлений о ковалентной связи. [c.41]

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]

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]

Хотя из рис. 3—5 сразу этого и не видно, но в действительности расположение металлических частиц соответствует непрерывной сетке металла в полимерном образце. Теоретический анализ различных типов упаковки указывает, что непрерывная сетка из частиц металла возникает тогда, когда среднее число контактов на частицу составляет от 1,42 до 1,55 (колебания этой величины зависят от вида модели, положенной в основу теоретического рассмотрения) [31. Более того, существование непрерывных металлических связей можно наблюдать в проводящих образцах экспериментально с помощью стереоскопического микроскопа. Конечно, достижение высокой электропроводности требует не только наличия цепей из частиц, но и эффективных электрических контактов. Это не достигается в случае алюминия даже при его содержании, превосходящем 0,6 объемных долей, по-видимому, из-за того, что алюминиевые частицы покрыты окисью, которая действует как изолятор. [c.319]

Различают три основных (модельных) типа химической связи ковалентную, ионную и металлическую связи (табл. 11). Эти типы химической связи не существуют изолированно друг от друга в реальных веществах, они являются только моделями различных форм химического связывания, которые реализуются в действительности как промежуточные формы связи. [c.111]

Вклад -орбиталей в гибридные р-орбитали, или процент -характера, можно рассчитать результаты таких расчетов приведены в табл. 2. На основе представления о -характере металлической связи сделано много корреляций, связанных с адсорбционными и каталитическими свойствами переходных металлов. Согласно орбитальной модели, процент -характера, по-видимому, отражает линейную протяженность в пространстве гибридной р-орбитали. Описание структуры металлов и металлической связи в свете представлений метода валентных связей см. также в статье Альтмана и др. [10]. [c.17]

Ионная и металлическая связь — лишь две предельные модели химической связи в кристалле, равно приво- [c.92]

Однако если все структуры (по крайней мере ионные и металлические) основаны на плотных упаковках анионов или более электроотрицательных металлизованных атомов, то при построении моделей структур и их анализе нет необходимости указывать отдельно положения анионов и катионов. Достаточно правильно расположить в пространстве анионы, координационно тяготеющие к одному катиону, чтобы знать положение катиона, располагающегося в центре объема, образованного центрами тяжести анионов. Подобный объем называют координационным полиэдром, и число его вершин равно координационному числу катиона. Простейшими координационными полиэдрами являются тетраэдр с координацией 4, октаэдр с координацией 6, куб с координацией 8 и кубооктаэдр с координацией 12. Первые два полиэдра характерны для заполненных катионами пор плотной упаковки анионов, а последний есть полиэдр координационного окружения основного узла плотнейшей упаковки. Кубооктаэдры координации 12 существуют в двух вариантах кубический кубооктаэдр с осью симметрии 4 и гексагональный с осью симметрии 3. Координационные полиэдры, распространенные в структурах ионной и металлической связи, изображены на рис. 4.12. [c.107]

Эти соотношения не могут быть представлены так просто, как в случае бензола или полиеновой цепи, так как металлические решетки являются трехмерными образованиями. Однако ряд важных положений теории металлической связи можно понять уже при рассмотрении сильно л прощенной модели, в которой трехмерная система сведена к одномерной. [c.57]

Модель СЭ и металлическая связь [c.253]

Так, кристаллическое строение металлов больших периодов может быть связано со строением внешних электронных оболочек. Число электронов, переходящих в электронный газ, определяет электронную концентрацию данной металлической структуры и строение внешней оболочки иона. Ненаправленное взаимодействие образовавшихся ионов с коллективизированными электронами обусловливает главную металлическую компоненту межатомной связи в металлах. Чем выше концентрация электронного газа и чем меньше размеры ионов, тем выше энергия металлической связи. Внешние валентные электроны в металлах коллективизированы и не образуют гибридных пар. В металлах с кубическими плотными упаковками направленных связей вообще не существует. Такие связи появляются только в результате обменного взаимодействия внешних оболочек ионов, когда они сближаются вследствие взаимодействия ионов с электронным газом и перекрываются. Обменная компонента связи ионов с внешними р - или ( -оболочками обусловливает существование объемноцентрированной кубической структуры. Такая концепция заключает в себе достоинства модели свободных электронов и зонной модели, а вместе с тем представляет распространение квантовой теории валентности на область металлического состояния, позволяя из электронного строения оболочек ионов полз ить определенные данные о кристаллической структуре металлов. Зонная теория металлов, в которой при построении зон Бриллюэна исходят из заранее заданного типа решетки кристалла, позволяет успешно вычислять целый ряд электронных, магнитных и других свойств металлов и сплавов эта теория остается справедливой. [c.229]

Некоторые важные положения теории металлической связи могут быть наглядно представлены на упрощенной одномерной модели металла в виде цепочки атомов лития. [c.40]

Энергии ионизации и энергия сродства к электрону для фуллеренов, начиная с С о, не подвержена в основном таким колебаниям, как у кластеров металлов, рассмотренных в предыдущей главе. Это, вероятно, связано с достаточно крупными размерами (п = 60) по сравнению с металлическими кластерами. Если рассмотреть модель металлической капли, согласно которой энергия ионизации Е] уменьщается с увеличением размера кластера (сферы), а энергия сродства к электрону Еа увеличивается, то [c.290]

Такая нелокализованная химическая связь в металлических кристаллах называется металлической связью. Для описания металлической связи часто используют модель свободного электрона . Согласно этой модели, в узлах кристаллической решетки металла находятся положительные ионы металла, погруженные в электронный газ из нелокализованных валентных электронов атомов, участвующих в образовании кристалла. Устойчивость кристалла обеспечивается силами притяжения между положительными ионами и электронным газом. [c.71]

После обеда я не спешил вернуться в лабораторию, опасаясь, как бы попытки втиснуть кето-формы в какую-нибудь новую схему не завели меня в тупик, после чего мне волей-неволей придется признать тот печальный факт, что ни одна схема образования регулярных водородных связей не соответствует рентгеноструктурным данным. До тех пор пока я оставался вне лаборатории, любуясь цветочками, еще можно было надеяться, что все же получится какое-то изящное расположение оснований. К счастью, когда мы наконец поднялись в кабинет, оказалось, что у меня есть предлог отложить решающую попытку еще по крайней мере на несколько часов не были готовы металлические модели пуринов и пиримидинов, необходимые для систематической проверки всех мыслимых возможностей образования водородных связей. И получить их мы могли не раньше чем, через два дня. Даже я не в силах был столько времени томиться в неизвестности, а потому остаток дня потратил на вырезание точных изображений этих оснований из толстого картона. Однако, когда они были готовы, я сообразил, что поиски ответа придется отложить до завтра вечером я шел в театр вместе с компанией из пансиона Камиллы. [c.110]

В принятой в настоящее время модели двойного слоя не учитывается частичный перенос заряда при специфической адсорбции ионов. Иначе говоря, предполагается, что специфически адсорбированные ионы сохраняют свой целочисленный заряд, характерный для объема раствора (в уравнении (VI 1.37) z — целое число). В действительности это предположение не соблюдается, когда специфическая адсорбция ионов обусловлена образованием ковалентной связи между этими ионами и поверхностью металла. Если специфическая адсорбция ионов сопровождается частичным переносом заряда, то определяемая по уравнению Липпмана (VI 1.20) величина q представляет собой не истинный (свободный) заряд поверхности металла, а характеризует так называемый полный (термодинамический) заряд электрода. Полный заряд электрода можно определить как количество электричества, которое нужно подвести к электроду при увеличении его поверхности на единицу для того, чтобы разность потенциалов на границе электрод — раствор осталась постоянной при постоянных химических потенциалах всех компонентов раствора и металлической фазы. [c.165]

Итак, единственный валентный электрон натрия должен принимать участие в восьми связях, и значит, этот электрон не локализован. Каждый электрон может перемещаться в кристалле. И каждая частица окружена электронами, которые не принадлежат исключительно и постоянно ей. Эту металлическую решетку можно представить в виде решетки из ионов Ыа , которая погружена в облако свободных электронов. Связь обеспечивается электростатическим притяжением между положительными ионами и электронным облаком. Такая модель позволяет качественно объяснить некоторые свойства металла. [c.34]

Замешение атомов цинка и серы в структуре вюртцита (рис. 14-10) на атомы углерода приводит к образованию структуры алмаза (рис. 14-5). Оптические и электрические измерения, проведенные на образцах ZnS, показывают, что зрнная щель в этом веществе равна приблизительно 3,6 эВ. Обсудите свойства ZnS на основе использования трех различных моделей связи (неметаллическая ковалентная каркасная модель, модель ионной связи и металлическая модель), которые поочередно применялись к описанию этого вещества. [c.643]

Таким,образом, валентные электроны участвуют в образовании связи сразу с восемью или двенадцатью атомами, каждый из которых в свою очередь входит в соседнюю группировку, насчитынающу ю такое же количество атомов. В этих условиях валентный электрон с небольшой энергией ионизации свободно перемещается по доступным орбиталям всех соседних атомов, обеспечивая связь между ними, т. е. является нелокализованным. Такая нелокализованная химическая связь в металлических кристаллах называется металлической связью. Для описания металлической связи часто используют модель свободного электрона . Согласно этой модели в узлах кристаллической решетки металла находятся положительные ионы металла, погруженные в электронный газ из нелокализованных валентных электронов атомов, участвующих в образовании кристалла. Устойчивость кристалла обеспечивается силами притяжения между положительными ионами и электронным газом. [c.80]

Приведенные выше простые модели для ионной и ковалентной связей хорошо описывают, по крайней мере качественно, многие особенности связей в твердых телах, в то время как попытки описать простыми методами металлическую связь оказались намного менее успешными. Связь в металле следует рассматривать с учетом всех атомов твердого тела как целого, считая, что валентные электроны всех атомов принадлежат всему кристаллу. Многие свойства металлов можно объяснить с помощью теории свободного электрона Друдэ, соглас- [c.14]

НО которой положительно заряженные ионы металла образуют кристаллическую решетку, и эта решетка погружена в электронный газ , заполняющий весь кристалл устойчивость системы обусловлена электростатическим взаимодействием между ионами и электронами. Металлическую связь можно считать до некоторой степени подобной ковалентной связи. В натрии, например, каждый атом отдает только один валентный электрон из Зх-оболочки, и структура кристалла такова, что каждый атом окружен восемью соседними. Ковалентная связь может быть образована с любым из них обобществлением валентных электронов от двух атомов, но при этом заполняется только одна четвертая часть внешней валентной оболочки. Однако, если связь каждой пары рассматривать только частично насыщенной с обобществлением во времени данного валентного электрона с электронами каждого из восьми возможных ковалентно связанных соседних атомов, такую модель можно считать качественной моделью металла. Важно заметить, что в металлах, в отличие от веществ с ионной и ковалентной связями, валентные электроны дело-кализованы. Более удовлетворительное описание металлической связи приведено в гл. 2, где эта связь рассматривается с позиций квантовой теории. [c.15]

Как видно из рис. 9.22, структура расплавленного олова (Гпл = 231,8° С) состоит из субзародышей шаровидного и плоско-решетчатого строения. Атомные группировки типа шаровой структуры (кружочки) образуют в металлическом расплаве субзародыши решеток с плотнейшей шаровой упаковкой, в частности, решеток с металлической связью. Атомные группировки со структурой плоской решетки (маленькие квадраты) представляют собой субзародыши решетки с гомеополярной связью. В металлическом расплаве обе структуры, очевидно, связаны друг с другом через неупорядоченные переходные области. При температуре 250°С в расплаве олова шаровая структура встречается примерно в три раза чаще, чем структура плоских решеток (рис. 9.22, а). При более высоких температурах это отношение уменьшается. Дополнительно в структурной модели отмечены плоские решетки с характером правильной решетки (обозначены большими квадратами), которые дают рассеивание по Лауэ, Они служат зародышами и определяют образова- [c.197]

Для объяснения свойств нитридов и карбидов разными исследователями было предложено несколько моделей междуатомной связи. Согласно [I, 24], в этих соединениях преобладает ковалентная связь, а связи Me — N являются полусвязями, т. е. одна парноэлектронная орбита используется для связи одновременно с двумя атомами металла. Металлическая проводимость объясняется резонансом этих дробных связей. Связи N — N отсутствуют, а связи Me — Me ослабевают за счет укрепления связей Me — N. [c.135]

Теперь, вооружившись моделью СЭ, вернемся еще раз к металлической связи. Можно думать, что эта модель фактически применима при макроскопически большом числе термов-состояний и чисел размещений. Возьмем очень большое (целесообразно предположить его четным) число электронов N в металле и назовем верхний занятый уровень уровнем Ферми (пр), а его энергию — энергией Ферми Ер. Приняв Пр = можно записать (задача одномерная ) [c.253]

Нами показано, что восстановление окисью углерода неорганических ионов и хицонов в присутствии. ацидокомплексов металлов платиновой группы осуществляется череа стадию образования нестойких карбонильных соединений. При взаимодействии окиси углерода с солями Pt (II) образуются галоидкарбонилы линейного и мостикового строения, причем только первые ответственны за катализ. Твердые металлы платиновой группы также способны осуществлять достаточно интенсивное окисление СО в Oj за счет кислорода воды. Из предложенных моделей адсорбционной связи наиболее вероятными пред- ставляются мостиковая и линейная . Как следует из доклада 2, первая форма устойчивее второй. Оказалось, что степень конверсии окиси углерода пропорциональна концентрации линейных структур. Напротив, концентрация мостиковой формы не влияет на глубину превращения и, следовательно, она является нереакционноспособной. Исходя из обнаруженных закономерностей, легко объяснить крайне малую каталитическую активность металлического палладия, отличающегося тем, что почти вся адсорбированная на нем окись углерода находится в инертной мостиковой форме. Эта же причина определяет больший выход углекислоты на родии по сравнению с выходом на платине. Оптимальными каталитическими свойствами должны, таким образом, обладать сплавы с наибольшей концентрацией линейных ст]>уктур. Сравнение констант комплексообразования окиси углерода и родия (II) с аналогичными данными для этилена и родия показывает, что первые на два порядка выше вторых. Это подтверждает правильность вывода доклада 2 о большей устойчивости поверхностных карбонилов. Таким образом, в механизме гомогенной и гетерогенной активации СО имеется много общего. Можно считать, что в обоих случаях элементарный акт протекает через образование линейной связи М — СО. [c.92]

Данные рис. 7.14 действительно свидетельствуют о том, что сродство к электрону максимально для кластеров А с n = 6, 13 и 23, что соответствует оболочечной модели. В то же время общая зависимость энергии сродства к электрону по модели металлической капли свидетельствует о ее возрастании с увеличением размера кластера и следует формуле (7.9). Наиболее отчетливо заметно различие между спектрами Al j и Aljf4 для Alfa характерен резкий порог отрыва электрона, а AI74 соответствует отдельная ступенька, которая связана с началом заполнения новой электронной оболочки Alj"4. Далее фотоэлектронные спектры на рис. 7.13 позволяют сделать заключение о том, при каких размерах кластеров происходит выход электронных свойств на массивный металл. В атоме алюминия энергетическая щель между вир уровнями составляет 3,6 эВ, в массивном металле соответствующие полосы перекрываются, тогда появление в спектрах линий с высокими энергиями, начиная с n > 20, представляет собой свидетельство начала перекрывания Зр-полосы с 3s-полосой в кластерах. [c.262]

Эта картина согласуется с основными представлениями о металлической связи. В частности, из этой модели следует, что металлическая связь не направленна и что возможен перенос электронов от атома к атому. [c.65]

Кроме металлического дублета [MeJj во многих процессах гидрирования, по крайней мере на платине, активным является и шсстиатомпый ансамбль. Появление шестиатомного центра не обязательно связано с реакцией в шестичленном кольце, как этого требует секстетная модель в теории мультиплетов. Так, активность ансамбля [Р1]е была обнаружена как при гидрировании циклогексана, бензола, толуола, так и при гидрировании геп-теиа, малеиновой кислоты, диметилацетиленилкарбинола (связь С=С), бензальанилина (связь = N). По-видимому, простое геометрическое соответствие между центром и реагирующей молекулой не определяет еще состава актив-ного центра. Для выяснения состава активного центра необходимо еще принимать во внимание число и характер разрываемых и образующихся в результате реакции связей. Так, синтез аммиака идет на трехатомном ансамбле железа [Ре]з. Хотя превращающиеся молекулы и просты, но в ходе реакции должно разорваться четыре связи и образоваться шесть новых. Эт(зму и отвечает достаточно сложный и специфичный трехатомный активный центр. [c.363]

Плодотворный подход к моделированию пористых сред с привлечением математического аппарата комбинаторной топологии сформулирован в работе [40] на примере построения математического описания процесса спекания металлического порошка. Главным достоинством данного подхода является его инвариантность по отношению к непрерывным деформациям, происходящим в процессе спекания частиц порошка. Параметрами в топологической модели (Рине) являются число частиц Р и число связей между ними С, через которые по формуле Эйлера определяется род поверхности С, ограничивающий спекающееся тело С = = С — Р + 1. Род поверхности С связан с ее Гауссовой кривиз- [c.133]

Мы видим, что аморфные вещества не являются разупорядо-ченными кристаллическими веществами. И, таким образом, кристаллическая модель не может отражать природу аморфных веществ, так же как кристаллическая решетка не может содержать никакой информации о структуре аморфных веществ. Кристаллическая модель твердого вещества не отражает существования направленной составляющей связи, соединяющей структурные единицы твердого вещества. Между тем давно известно, что природа кристаллов определяется в конечном счете именно этим фактором. В самом деле, тип кристаллической структуры определяется характером межатомной связи и кристаллические структуры издавна классифицируются по типу связи ковалентной, водородной или ионной, металлической, молекулярной — ван-дер-ваальсовской. При этом различают координационные, каркасные, слоистые, цепочные и островные структуры. [c.162]

Весьма высокие для металлов значения электрической проводи-мостн указывают на значительную подвижность электронов в пространственной металлической структуре ( модель свободных электронов ). Свободные валентные электроны в металлах, перемещаясь по энергетически доступным орбиталям, осуществляют нелокали-зованную ненаправленную химическую связь между атомами и определяют электрическую проводимость металла. [c.122]

Н. А. Ватолин, Н. Ю. Негодаева и другие рассматривают структуру бинарных металлических расплавов с позиции существования в них атомных группировок — кластеров состава АА, ВВ, А В, В А и т. д. Кластеры — структурные образования с более сильными внутренними связями по сравнению с внешними. Для каждого типа расплава существуют свои преимущественные комбинации кластеров, соотношение между количеством которых меняется с изменением состава. Согласно кластерной модели, бинарные металлические расплавы являются микронеоднородными. Данные по плотности и поверхностному натяжению, полученные Н. Ю. Негодаевой, показывают, что в системе Ре — 81 около 66% обоих компонентов образуют кластеры состава Ре81. Остальная часть атомов образует кластеры чистых компонентов. [c.196]