Химическая связь и энергетические уровни в кристалле

Таким образом, в живых организмах структурообразование сопровождается разрывом и образованием новых химических связей, тогда как в процессе кристаллизации межатомные связи не затрагиваются. Кристаллы в условиях отвердевания приходят в термодинамическое равновесие с окружающей средой, когда вещество находится при данной температуре на самом низком энергетическом уровне. Продукты же структурообразования, идущего в организмах, например целлюлоза, белок и другие, далеки от термодинамического равновесия с окружающей средой. Они обладают повышенным запасом энергии, накопленной в виде энергии связи в их неплотных структурах. Жесткая направленность ковалентной связи не позволяет атомам и атомным группам, находящимся в момент структурообразования на высоком энергетическом уровне, переходить на самый низкий энергетический уровень, отвечающий [c.7]

Совершенно по другому проявляется контакт твердых тел, когда между ними возникают химические связи. Это относится как к мельчайшим кристаллам примеси, включенным в матрицу, так и к крупным кристаллам, находящимся в достаточно плотном контакте, исключающем какие-либо разделяющие прослойки. Благодаря химическим связям между контактирующими телами происходит перераспределение электронов, их частные энергетические зоны и локальные уровни преобразуются в общие зоны и уровни, устанавливается единый общий уровень Ферми. В частности, валентная зона и зона проводимости приобретают новый вид и занимают новое положение по отношению к уровню Ферми. [c.116]

Одновалентный атом А (например, атом водорода), взаимодействуя с поверхностным катионом, может связаться с ним одноэлектронной ела-бой связью, которая аналогична химической связи в молекуле Щ. Адсорбированный таким образом атом представляет собой ловушку для электрона или для дырки, коль. скоро его энергетический уровень занимает подходящее положение в энергетическом спектре кристалла. [c.135]

Качественная схема энергетических уровней доноров и акцепторов, показанная на рис. 1.5, также оказывается одинаковой для всех неметаллических кристаллов как для полупроводников, так и для диэлектриков, независимо от характера их химической связи при этом каждому типу примеси приписывается свой энергетический уровень в запрещенной зоне. Правда, следует иметь в виду, что энергетические состояния электронов, локализованных на примесных атомах, соответствуют узким уровням только при достаточно малых концентрациях примесей, когда их взаимодействие не существенно. При больших концентрациях взаимодействие примесных атомов приводит к расщеплению уровней в самостоятельную зону, лежащую внутри запрещенной зоны основного вещества, а в некоторых случаях даже сливающуюся с зоной проводимости. [c.37]

При рассмотрении химической связи в металлическом кристалле мы останавливались на возникновении энергетических зон нз атомных энергетических уровней. Образование энергетических зон приводит к тому, что наименьшая энергия, которая должна быть затрачена,, чтобы отщепить электроны от твердого металла, станоьится существенно меньше, чем энергия ионизации свободного атома. Эту энергию, так называемую работу выхода , можно определить измерением фотоэффекта или термоэмиссионного эффекта. Она составляет,, например, для меди 4,.6 эв. в то время как работа ионизации атома меди составляет 7,7 эв. Следовательно, верхний край энергетической зоны в металлической меди лежит на 7,7 — —4,3 = 3,4 эв выше, чем 45—уровень в атоме меди. [c.69]

ГИИ, но теперь в рассматриваемой системе один и тот же спектр получается дважды один раз, когда рассматриваемый электрон находится у одного ядра, а другой,— когда у другого ядра. В то же время волновые функции в этих двух случаях будут разными. Говорят, что уровни энергии электрона в такой системе дважды вырождены. Если ядра сближать, то возникнет взаимодействие чисто квантовой природы (так называемый обменный эффект), и в результате дважды вырожденный уровень оказывается расщепленным на два отдельных уровня энергии, причем чем ближе ядра, тем сильнее возмущение и тем значительнее расщепление. Аналогичное имеет место в системе из трех одинаковых ядер и одного электрона здесь происходит расщепление трижды вырожденного уровня на три разных уровня. По такой же схеме рассматривают и кристалл. Приближенно допускают, что в задаче о спектре энергии наличие многих электронов в системе является не очень существенным, побочным фактором и при определении энергетического спектра можно рассматривать систему из N ядер, образующих кристаллическую решетку, и одного электрона. Это — так называемое одноэлектронное приближение, на основе которого до самого последнего времени была построена вся электронная теория кристаллов. Только такие явления как ферромагнетизм и сверхпроводимость потребовали создания многоэлектронной теории. Для теории химической связи в кристаллах одноэлектронное приближениие дает вполне удовлетворительные результаты. [c.199]

У всех сульфидных фазах иттербия выражены индивидуальные физико-химические и кристалло-химические свойства. В серии сульфидов РЗМ он выделяется (спектр УЬаЗз резко отличается от других М аЗз [230]), что связано с наличием у атомов УЬ устойчивой / -конфигурации. Однако эта конфигурация энергетически менее устойчива, чем /, что позволяет, в частности, относительно легко получать полуторный сульфид УЬ Зд, в котором атомы иттербия, кроме б5 -электронов, передают атомам серы также один /-электрон после перехода его на ( -уровень. [c.96]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология