Строение кристалла и его физические свойства

С позиций метода МО объясните особенности строения кристаллов, физических и химических свойств металлов. [c.148]

Явление полиморфизма было также открыто Э. Митчерлихом (1822 г.). Сущность его заключается в том, что некоторые вещества в различных условиях способны образовывать разные по симметрии и по форме кристаллы. Общеизвестным примером являются две кристаллические формы углерода графит и алмаз. Каждая из этих форм на-вывается полиморфной модификацией. Отдельные полиморфные модификации иногда очень резко отличаются друг от друга по своему атомному строению и физическим свойствам. Так, например, графит принадлежит к гексагональной сингонии, алм аз — к кубической графит черного цвета, непрозрачен, хорошо проводит электрический ток алмаз прозрачен, электрического тока не проводит, графит является одним из самых мягких минералов, алмаз — самый твердый из всех известных веществ удельный вес графита 2,22, алм аза — 3,51. Митчерлиху был известен полиморфизм серы и углекислого кальция. Сера кристалли- [c.212]

Том I (1962 г.) содержит общие сведения атомные веса и распространенность элементов единицы измерения физических величин соотношения между единицами измерения физических величин измерение температуры и давления математические таблицы и формулы важнейшие химические справочники и периодические издания основные данные о строении вещества и структуре кристаллов физические свойства (плотность и сжимаемость жидкостей и газов, термическое расширение твердых тел, жидкостей и газов равновесные температуры и давления критические величины и константы Ван-дер-Ваальса энергетические свойства теплопроводность электропроводность и числа переноса диэлектрическая проницаемость дипольные моменты вязкость поверхностное натяжение показатели преломления) краткие сведения по лабораторной технике. Имеется предметный указатель. [c.23]

Колебательная спектроскопия кристаллов — один из интереснейших разделов современной физики. Уже в первой половине нашего столетия было осознано, что спектральный состав излучения, взаимодействующего с веществом кристалла, может нести ценную информацию о строении и физических свойствах последнего. Работы ученых-физиков в этой области увенчались рядом замечательных открытий. Среди них в первую очередь следует назвать открытие комбинационного рассеяния света в кварце, сделанное Л. И. Мандельштамом и Г. С. Ландсбергом, открытие Е. Ф. Гроссом и М. Ф. Буксом спектров комбинационного рассеяния малых частот в молекулярных кристаллах. Комбинационное рассеяние света на поляритонах подсказало путь к плавной перестройке частоты квантовых генераторов. Этим же методом удалось обнаружить мягкую моду в некоторых кристаллах вблизи фазового перехода. [c.5]

I. Электронное строение и физические свойства кристаллов [c.6]

Реакции, подобные описанным выше, известны уже больше столетия [21 и впервые описаны Вертело в 1866 г. [3] как процессы полимеризации . В течение некоторого времени большинство химиков, как правило, избегало-изучать эти реакции, так как полученные полимеры представляли собой не кристаллы, они не перегонялись, не образовывали кристаллических производных и вообще не подчинялись методам классической органической химии. Образующиеся полимеры рассматривали как смолы или нежелательные побочные продукты, а поэтому от них старались избавиться. В последние годы положение коренным образом изменилось. Получили развитие химические методы исследования веществ высокого молекулярного веса, физико-химики заинтересовались свойствами этих веществ, и роль высокополимеров в природных и биохимических системах получила широкое признание. Однако следует признать, что самым сильным стимулом в развитии химии полимеров вообще и аддиционных полимеров в частности явилось их промышленное значение. Поэтому вместо небольшого числа осторожных исследователей мы находим теперь целые группы химиков-синтетиков, занятых получением новых мономеров и полимеров, физико-химиков, изучающих соотношения между молекулярным строением и физическими свойствами полимеров, а также большое число инженеров, ищущих новые возможности использования полимеров и составляющих планы их применения. В результате появилось громадное число работ по химии полимеров. В этой главе [c.50]

Кроме пространственного строения, другие физические свойства веществ, находящихся в упорядоченном состоянии, имеют пока относительно малое значение для теоретических рассуждений в органической химии. При расшифровке рентгенограмм используются свойства, теснейшим образом связанные с типом расположения атомов, а именно форма кристаллов и плотность. Такие свойства кристаллов, как пьезо- и пироэлектричество, иногда также были использованы для определения класса симметрии. [c.33]

В непосредственной взаимосвязи с локальной симметрией находится трансляционная симметрия, которая указывает на пространственную природу симметрии структурного образования. Аналогично перемещению составляющих молекулы на микроуровне можно представить операции симметрии, связанные с перемещением элементов структуры структурного образования. Важнейшими из указанных операций симметрии являются простая трансляция, винтовая ось, плоскость скольжения. Еще раз отметим необходимость четкого представления особенностей симметрии кристаллов чистых веществ, заключающейся в закономерностях атомного строения, внешней формы и физических свойств кристаллов. Симметрия свойств кристалла обусловлена симметрией его строения. Кристалл может быть совмещен с самим собой путем поворотов, отражений, трансляций — параллельных переносов и других преобразований симметрии, а также комбинаций этих преобразований. [c.184]

АНИЗОТРОПИЯ — явление, состоящее в том, что физические свойства тел (механические, оптические, электрические, магнитные и др.) в отличие от изотропии, в зависимости от направления, различны. А. обусловлена строением тела, наличием кристаллической структуры или асимметрией молекул. Практическое значение имеет А. кристаллов, жидких кристаллов, полимеров. [c.26]

Физические свойства веществ определяются их внутренним строением, характером связей, возникших между атомами, и их пространственным расположением. Одни и те же атомы, расположенные в разном геометрическом порядке (кристаллы) или соединившиеся в молекулы различного состава, образуют простые вещества с различными физическими свойствами при почти одинаковых химических свойствах. Это явление называется аллотропией. [c.10]

Таким строением атома в 4-м периоде обладает марганец Мп несмотря на малый радиус атома, его металлические свойства резко снижены по сравнению с другими металлами. Свойства его электронных аналогов Тс и Не, находящихся в 5-м и 6-м периодах, тоже отклоняются от характерных для металлов, но в меньшей степени, так как их внешние электроны находятся на более далеких от ядер энергетических уровнях п более подвижны (наличие вакантных уровней). Заполнение электронного подуровня сопровождается проскоками электронов с подуровня 5 или внутренним возбуждением (Сг, Мо, МЬ и т. д.). Однако эти нарушения существенного влияния на физические свойства металлических кристаллов не оказывают. [c.309]

Для бериллия и магния характерны кристаллы с гексагональной плотной упаковкой. Кристаллы стронция имеют кубическую гране-центрированную решетку. Кальций при высокой температуре образует кристаллы с гексагональной плотной упаковкой, а при низкой — с гранецентрированной кубической решеткой. Объемно центрированная упаковка отличает кристаллы бария. Существенные различия в строении пространственных кристаллических решеток обусловливает незакономерное (не монотонное) изменение таких физических свойств этих металлов, как плотность, температура плавления и кипения (табл. 23). [c.294]

Общими физическими свойствами, характеризующими металлы, обладают в свободном состоянии 82 элемента из 105. Естественно предположить, что атомы этих элементов должны быть сходными и по строению. Атомы элементов главных подгрупп I—III групп периодической системы на внешнем энергетическом уровне имеют мало электронов (от одного до трех) и, стремясь принять более устойчивое состояние (структуру атомов благородных газов), сравнительно легко отдают эти электроны, превращаясь в положительно заряженные ионы. Эта особенность обусловливает своеобразное строение кристаллической решетки металлов, которая состоит из положительных ионов и атомов, находящихся в узлах решетки. Между узлами находятся электроны, не принадлежащие каким-либо определенным атомам. Малые размеры электронов позволяют им более или менее свободно перемещаться по всему кристаллу металла, переходя от одного атома или иона к другому атому или иону. При достаточном сближении электронов с ионами образуются нейтральные атомы, которые снова распадаются на ионы и электроны. Следовательно, в кристалле металла существует своеобразное равновесие [c.390]

Раздаточным материалом обычно называют образцы веществ. Работая с этими образцами, учащиеся изучают внешний облик и другие физические свойства объектов. В качестве раздаточного материала могут быть как отдельные вещества, так и образцы, систематизированные по определенным признакам, т. е. тематические коллекции, например Минералы и горные породы , Пластмассы , Волокна , Нефть и важнейшие продукты ее переработки и др. В связи с усилением внимания к строению вещества в ныне действующем курсе появилась потребность привлекать учащихся к работе с моделями молекул и кристаллов для уяснения как порядка соединения, так и пространственной ориентации атомов. Видимо, такого рода модели, которые выдают для работы учащимся на уроке, тоже можно считать раздаточным материалом особого рода. [c.19]

По своим физическим свойствам жидкие кристаллы занимают промежуточное положение между твердыми телами и жидкостями (см. разд. 3.1 и работу [725]). Жидкие кристаллы не обладают жесткой структурой, характерной для твердых тел, поэтому растворенные в жидкокристаллической среде молекулы в известной степени сохраняют молекулярную и конформационную подвижность. С другой стороны, известное структурное упорядочение жидкокристаллической фазы частично ограничивает конформационную подвижность и движение молекул растворенного в ней вещества. Если молекулы растворителя и растворенного вещества близки по своему строению, то первые могут включаться в жидкокристаллическую фазу без нарушения ее структуры. Очевидно, что реакционная способность молекул, включенных в жидкокристаллическую фазу без нарушения ее структуры, и молекул, находящихся в изотропном растворе, будет различной. Если не считать первого сообщения о влиянии жидких кристаллов на химические реакции, опубликованного Сведбергом еще в 1916 г, [726], то детальное изучение жидких кристаллов как растворителей для осуществления химических реакций началось только в последние годы [713]. [c.377]

Ацетилацетонат бериллия обладает следующими физическими свойствами т. пл. 108,5—109° т. кип. 270° df 1,168 кристаллы моноклинной системы [3]. В вакууме (0,1 мм) медленно возгоняется при 80° и быстро — при 100°. Он почти нерастворим в холодной воде, но разлагается горячей водой, кислотами и щелочами. Хорошо растворяется в некоторых органических растворителях (спирт, эфир, бензол, сероуглерод [4]). Плохо растворим в петролейном эфире. Ацетилацетонат бериллия дает продукты присоединения с аммиаком [5] и сернистым ангидридом [6]. О строении ацетилацетоната см. [7—10]. [c.23]

Изучению атомного строения кристаллов, изучению зависимости физических и химических свойств от их состава и строения посвящена настоящая книга. [c.5]

Физические свойства веществ можно подразделить на две группы структурно чувствительные и структурно нечувствительные свойства. Первые зависят от атомной структуры кристаллов, вторые — главным образом от электронного строения атома и типа химической связи. Примером первых могут служить механические свойства, примером вторых — электрические и оптические. [c.243]

Проблема цеолитов многогранна. Она включает чисто химические вопросы — такие, как изучение синтеза, состава, химических превраш ений, кристаллографические и кристаллохимические проблемы — исследование строения кристаллов и их структуры, а также комплекс физических и физико-химических характеристик,— изучение электрических, магнитных, оптических, адсорбционных свойств. Если к атому добавить различные направления практического использования и технологию получения цеолитов, то сразу станет ясно, насколько сложна задача обобщения накопленного к настоящему времени обширнейшего материала. Все это время периодическая и патентная литература публиковалась все возрастающим потоком, оставаясь тем не менее малодоступной для большинства работников исследовательских и промышленных центров, занятых изучением цеолитов немногочисленные обобщения касались лишь некоторых частных вопросов . [c.5]

Неметаллические простые вещества построены из молекул, в которых атомы группируются либо по 2, либо по 4—8 в одной молекуле и имеют валентности, направленные в пространстве строго определенным образом. В твердом виде многие из этих веществ представляют собой молекулярные кристаллы, в которых молекулы вытянутой, сферической и других форм образуют структуру с довольно рыхлой упаковкой. Отличительной особенностью металлов являются следующие присущие только им свойства электропроводность, теплопроводность, специфический блеск, ковкость и тягучесть, а для их структуры характерна изотропность, т. е. отсутствие особых свойств вдоль избранных направлений. Если атомы считать шарами, то структура большинства металлов характеризуется плотнейшей упаковкой шаров. С точки зрения. металлического характера физическая природа непереходных и переходных элементов сильно различается. Высокие температуры плавления и кипения последних объясняются наличием у них прочных связей. Вблизи границы, отделяющей металлы от неметаллов, элементы отличаются своеобразным строением кроме того, их специфические физические свойства представляют глубокий научный интерес, а также открывают широкие перспективы для практического использования. [c.87]

Физические свойства и строение. Антрацен и его гомологи являются бесцветными нли бледно-желтыми кристаллическими веществами с высокими температурами плавления. Так, антрацен плавится при 216,6 "С, а кипит при 351 "С. Для растворов и особо чистых кристаллов характерна фиолетовая флуоресценция. [c.207]

Гу ревич 1 считает, что фивические состояния, в которых встречается парафин, не зависят, как это предполагает Залозецкий, от различия в химическом строении, но скорее от вязкости содержащего их масла. Чем выше вязкость масла, тем труднее образование кристаллов парафина. Это легко объясняет, почему повторные перегонки благоприятствуют образованию кристаллов парафина, так как при этом масла подвергаются частичной диссоциации, вызывающей уменьшение их вязкости. Гурьич подтверждает эту гипотезу тем фактом, что при перегонке, произведенной при специальных условиях, можно получить парафин, физические свойства которого не будут заметно изменены. [c.128]

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]

Способность элемента к образованию аллотропных модификаций обусловлена строением атома, от которого зависит тип химической связи, а также строение молекул и кристаллов. Так, например, алмаз, графит, карбин и поликумулен состоят только из атомов углерода, но отличаются своими физическими свойствами и химической активностью. Объясняется это тем, что эти модификации углерода обладают разной кристаллической структ турой, разными связями между атомами. [c.5]

Пожалуй, наиболее перспективным и важным направлением исследований неорганических веществ на структурном уровне является изучение закономерностей, обусловливающих специфику химических связей в монокристалле при различных способах заполнения и уплотнения узлов кристаллической решетки. Значение этих исследований в конечном счете определяется необходимостью получения твердых тел, свойства которых были бы обусловлены не столько характером связей между монокристаллами в поликристаллите, сколько химическим строением гигантского монолита — монокристалла с любым заданным заполнением и уплотнением узлов кристаллической решетки вплоть до идеального кристалла как единой замкнутой квантово-механической системы с минимумом свободных валентностей на поверхности. Идеал — всегда есть цель, к которой приближается реальность. И ничего нет фантастического в том, что касается создания макромолекул, полностью идентичных обычным молекулам с полным внутренним взаимным насыщением валентностей. Но это — только одна задача она диктуется требованиями создания тел с особой механической, жаро- и противокоррозионной прочностью. Сотни других задач связаны с получением тел с заданным числом и характером дефектов решетки решение этих задач позволит получать твердые тела с нужными химическими и физическими свойствами. [c.274]

Яв7гение изомерии заключается в том, что вещества одинакового брутто-состава обладают различными химическими и физическими свойствами. Так, известны две соли состава [Со (N113)4X2 X одна из них имеет вид светло-бурых кристаллических листков или призм — так называемая флавеосоль другая известна в виде желтых кристаллов — кроцеосоль. Есть также две соли состава [Со (NHg)s (N02)1X2, из которых первая представляет собой желто-коричневое вещество, неизменяющееся при взаимодействии с разбавленными кислотами, и вторая — желтовато-красное вещество, которое при взаимодействии с кислотами выделяет азотистую кислоту и, следовательно, ей следует приписать строение [Со (NHg)5 (ONO)]X2. [c.376]

Кристаллоструктурные задачи. Стереохимические исследования важны главным образом для сложных по составу соединений, чаще всего включающих фрагменты (лиганды, радикалы, молекулы) органической природы. Но существуют и такие классы соединений, как инт ермё-таллические и ионные кристаллы, где дальний порядок, т. е. не стереохимический, а упаковочный (кристаллоструктурный) аспект строения, более существен, чем стереохимический. Это связано с тем, что именно строение кристалла Б целом, а не конфигурации отдельных структурных кирпичей определяют анизотропию кристаллического вещества и такие физические свойства, как твердость, упругость, а также сегнетоэлектрические, пироэлектрические и другие характеристики твердых соединений, используемые в современной технике. Кроме того, большое значение имеет изучение общих закономерностей кристалла в целом (дальнего порядка) в семействах родственных по составу соединений. Примером может слу- [c.134]

Кристаллоструктурные задачи. Стереохимические исследования важны главным образом для сложных по составу соединений, чаще всего включающих фрагменты (лиганды, радикалы, молекулы) органической природы. Но существуют и такие классы соединений, как интерметаллические и ионные кристаллы, где дальний порядок, т. е. не стереохимический, а упаковочный (кристаллоструктурный) аспект строения, более существен, чем стереохимический. Это связано с тем, что именно строение кристалла в целом, а не конфигурации отдельных структурных кирпичей определяют анизотропию кристаллического вещества и такие физические свойства, как твердость, упругость, а также сегнетоэлектрические, пироэлектрические и другие характеристики [c.178]

Критерием чистоты исследуемого вещества являются его физические свойства — температура кипения, плавления, плотность, строение кристалла. Закон постоянства состава полностью выполняется для газообразных и жидких веществ, но многие кристаллические вещества сохраняют свою структуру при переменном (в некоторых пределах) составе. Так, например, диоксид титана ТЮз (рутил) сохраняет свою кристаллическую структуру, даже если его состав соответствует формуле TiOi.s. Пределы" колебания состава при сохранении кристаллической структуры называют широтой области гомогенности. [c.12]

Получение и свойства. Строение кристаллических решеток. Получают эти металлы обычно электролизом расплавленных хлоридов, магний — также восстановлением оксида MgO углем в электрических печах и другими способами. Барий чаще всего получают алюминотермическим способом. Бериллий, магний и при высокой температуре кальций образуют кристаллы с гексагональной плотной упаковкой, а стронций и при низкой температуре кальций имеют кубическую гранецентрированную решетку. Для бария характерна объемноцентриро-ванная упаковка. Это различие решеток играет некоторую роль в нарушении закономерности различий плотности, температур плавления и других физических свойств. Атомы их, кроме бериллия, теряют два электрона, превращаясь в ионыЭ . Но их восстановительная способность слабее, чем у щелочных металлов. [c.275]

Физические свойства. Аллотропные модификации углерода— алмаз и графит — резко,отличаются по физическим свойствам. Алмаз — прозрачные кристаллы, очень твердые. Твердость алмаза объясняется строением его кристаллической решетки (рис. 15). Все четыре элертрона каждого атома углерода в алмазе образуют прочные ковалентные связи с другими атомами углерода. Кристаллическая решетка алмаза имеет тетраэдрическое строение. Расстояние между всеми атомами уг/ерода одинаковое. Алмаз не проводит электрический то1 , так как в его кристаллической решетке отсутствуют свободные электроны. [c.410]

Физические свойства. Полученный указанными выше способами аморфный кремний представляет собой бурый порошок с температурой плавления 1420°С. Существует и другая аллотропная модификация кремния — кристаллический кремний. Это твердое вещество темно-серого цвета со слабым металлическим блеском, обладает тепло-и электропроводностью. Кристаллический кремний получают перекристаллизацией аморфного- кремния. Аморфный кремний является более реакционноспособным, чем химически довольно инертный кристаллический кремний. Кристаллический кремний — полупроводник, его электропроводность возрастает при освещении и нагревании. Это обусловлено строением кристаллов. Структура кристаллического кремния аналогична структуре алмаза. В его кристалле каждый атом окружен тетраэдрически четырьмя другими и связан с ними ковалентной связью, хотя эта связь значительно слабее, чем между атомами углерода в алмазе. В кристалле кремния даже при обычных [c.419]

Физические свойства металлов. Физические свойства металлов объясняются особым строением их кристаллической решетки. Кристаллы металлов состоят из положительных ионов, находящихся в узлах кристаллической решетки, и обобщенных валентных электронов ( электронногогаза ), которые беспорядочно перемещаются между ионами и удерживают их в сближенном состоянии. Такой вид химической связи называется металлической связью. При достаточном сближении электронов с ионами образуются нейтральные атомы, которые тут же снова распадаются на ионы и электроны. Поэтому в металлах всегда имеются как положительно заряженные ионы и электроны, так и небольшое количество нейтральных атомов. Между ними существует своеобразное равновесие [c.280]

Положение о том, что понимание химических и физических свойств белков требует знания пространственного строения молекул, впервые, по-видимому, было высказано К. Мейером и Г. Марком в 1930 г. Более того, они предприняли попытку установить прямую связь между некоторыми физическими свойствами белков и пространственной структурой, подобно тому, как это уже делалось в химии при определении зависимости между химическими свойствами и строением молекул. В частности, они предположили наличие непосредственной связи механического состояния специально приготовленных белковых препаратов при растяжении и сжатии с изменением молекулярной формы полипептидных цепей. Первыми объектами исследования пространственного строения с помощью рентгеноструктурного анализа стали фибриллярные белки, содержащие наряду с аморфной также упорядоченную часть, представляющую собой нечто вроде одномерного линейного кристалла Г. Герцог и У. Янеке, а позднее Р. Брилл получили в самом начале 1920-х годов рентгенограммы фиброина Шелка. Их интерпретация основывалась на предположении дикетопи-перазинового строения белка, что многими химиками было воспринято как [c.67]

Третье издание книги, как и предыдущие, посвящено систематическому изложению основ кристаллохимии. Со времени второго издания прошло более десяти лет. За это время в мировой литературе опубликовано много новых сведений об атомном строении кристаллов, которые в одних разделах сзгщественно дополнили известные ранее факты, в других — заставили пересмотреть прежние представления. Эти изменения автор постарался отразить в новой книге. Значение кристаллохимии за прошедшие годы значительно возросло. Такие области использования кристаллов, как полупроводники и сверхпроводники, пьезо- и сегнетоэлектрики, квантовая электроника и многие другие области назгки и техники, потребовали более глубокого понимания зависимости физических свойств кристаллов от их химического состава и строения, а эти вопросы и являются основным содержанием кристаллохимии. [c.5]