Металлические кристаллы . — Ионные кристаллы

Характеристика Молекулярные кристаллы Ковалентные каркасные кристаллы Металлические кристаллы Ионные кристаллы [c.68]

В отличие от металлических кристаллов ионные кристаллы более твердые и хрупкие. Их хрупкость объясняется тем, что при смещении иона силы отталкивания от одноименно заряженных ионов начинают преобладать над силами притяжения к противоионам, и кристалл разрушается. Поэтому в твердом состоянии ионные кристаллы не имеют и электропроводности. Лишь при их плавлении (или растворении) ионы приобретают возможность перемещаться в направлении внешнего электрического поля и осуществлять ионную проводимость электричества (проводник 2-го рода). [c.149]

В чем причина невысоких значений координационных чисел атомов, ионов или молекул, из которых построены кристаллы Всестороннему максимальному сближению частиц в кристалле могут препятствовать два фактора во-первых, определенная направленность связей между частицами и, во-вторых, несоответствие их размеров. Направленность связей играет решающую роль в расположении частиц, между которыми устанавливаются атомные или водородные связи. Поэтому координационные числа атомов в атомных кристаллах совпадают с валентностью элемента, а координационные числа молекул, образующих Н-связи, — с числом этих связей, образуемых каждой молекулой. Этот же фактор может проявляться и в структуре металлических и ионных кристаллов, если в связях между атомами металлов или ионами имеются признаки атомной связи. В ионных кристаллах на взаимное расположение ионов в основном влияют несоответствие их размеров и электростатическое отталкивание одноименно заряженных ионов. [c.109]

В хорошо отожженных металлических или ионных кристаллах плотность р порядка 10 —10 см , а в сильно деформированных кристаллах она доходит до 10 —10 см [c.188]

Первоначально сложилось представление об эффективных радиусах атомов, проявляющихся в их действиях, т.е. в химических соединениях. Эффективные радиусы определяли из экспериментальных данных по межъядерным расстояниям в молекулах и кристаллах. При этом предполагалось, что атомы представляют собой несжимаемые шары, которые соприкасаются своими поверхностями в соединениях. При определении значения эффективного радиуса из межъядерных расстояний в ковалентных молекулах подразумевали ковалентные радиусы, при вычислении их из данных для металлических кристаллов — металлические радиусы. Наконец, эффективные радиусы, рассчитанные для кристаллов с преимущественно ионной связью, назывались ионными радиусам[и. Для этого определяли радиус какого-нибудь иона, а затем вычисляли ионные радиусы других элементов из экспериментальных данных по межъядерным расстояниям в кристаллических решетках. Так, с помощью оптических методов, а затем расчетом был определен радиус аниона фтора, равный 0,11.3 нм. А расстояние между атомами Na и Г в решетке МаГ было установлено равным 0,231 нм. Отсюда радиус иона Ма равен 0,231 — 0,113 = 0,118 нм. Металлические радиусы получены делением пополам расстояния между центрами двух смежных атомов в кристаллических решетках металлов. Ковалентные радиусы неметаллов также вычислены как половина межъядерного расстояния в молекулах или кристаллах соответствующих простых веществ. Для одного и того же элемента эффективные радиусы (ковалентный, ионный, металлический) не совпадают между собой. Это свидетельствует о зависимости эффективных радиусов не только от природы атомов, но и от характера химической связи, координационного числа и других факторов (см. табл. 4). Изменение эффективных радиусов атомов носит периодический характер (рис. 22). В периодах по мере роста заряда ядра эффективные радиусы атомов уменьшаются, так как происходит стягивание электронных слоев к ядру (при постоянстве их числа для данного периода). Наибольшее уменьшение характерно для 5- и р-элементов. В больших периодах для и /-элементов наблюдается более плавное уменьшение эффективных радиусов, называемое соответственно г- и /сжатием. Эффективные радиусы атомов благородных газов, которыми заканчиваются периоды системы, значительно больше эффективных радиусов предшествующих им р-элементов. Значения эффективных радиусов благородных газов (см. табл. 4) получены из межъядерных расстояний в кристаллах этих веществ, существующих при низких температурах. А в кристаллах благородных газов действуют слабые силы Ван-дер-Ваальса в отличие, например, от молекул галогенов, в которых имеются прочные ковалентные связи. [c.52]

Кван [40] решительно опровергает представление о том, что ребра и вершины кристаллов особенно активны в каталитических реакциях, но в то же время соглашается с Тэйлором [55] относительно того, что эти изолированные области могут влиять на теплоты физической адсорбции. Между тем существует множество доказательств того, что различные грани металлических или ионных кристаллов могут давать различные скорости реакций как в случае монокристаллов, так и в случае полученных испарением пленок. Кроме того, показано, что для каталитической активности требуется некоторая минимальная поверхность или некоторое минимальное число центров. [c.267]

Сущность кристалличности состоит в многократном повторении какого-либо элемента структуры в трехмерном пространстве. Единицей повторяемости может быть атом (как, например, в алмазе или металлическом элементе), ионная пара (каменная соль), половина молекулы (бензол), целая молекула (как, например, в гексаметилбензоле) или какая-либо более сложная комбинация. Расстояние, на котором эта единица в точности повторяется, если учитывать идентичность окружения и ориентации, называется примитивной трансляцией. Если установлены величина и взаимная ориентация по крайней мере трех независимых примитивных трансляций, то можно охарактеризовать кристалл определенной элементарной ячейкой-, последняя как бы представляет собой кирпич , из которого этот кристалл построен. Элементарная ячейка (если она является истинной) должна содержать целое число молекул. [c.54]

Энергия решетки металлического кристалла. Энергия решетки металлического кристалла слагается из кинетической энергии электронов и потенциальных энергий взаимодействия атомных остовов с электронами (притяжение), энергии взаимного электростатического отталкивания атомных остовов и энергии взаимного отталкивания электронов. Теория энергии решетки металлического кристалла еще не достигла такого состояния, как теория ионных и молекулярных кристаллов. Мы до сих пор не имеем формулы, позволяющей производить аналогичные вычисления энергий для металлов. Поэтому ограничимся рассмотрением одного частного случая — структуры металлического натрия, рассмотренного Вигнером и Зейтцем (1934 г.). [c.201]

Металлические кристаллы состоят из атомов, атомные орбитали которых, перекрываясь, создают совокупность близко расположенных по энергии МО или энергетическую зону. Зоны соприкасаются или даже перекрываются. Нижняя зона занята электронами, а верхняя состоит из свободных энергетических уровней (зона проводимости). В тепловом и электрическом поле электроны легко переходят с одного энергетического уровня на другой, легко переменяются по близко расположенным энергетическим уровням, при этом не происходит разделения электронов и положительных ионов. [c.112]

Рассмотрим образование металлического кристалла на инертном катоде. При отсутствии поляризации раствор находится в равновесии с электродом и повышение концентрации восстанавливаемого иона приведет к образованию кристалла соли в растворе в соответствии с законами химического равновесия. Для появления зародыша кристалла на электроде необходимо, чтобы произошло восстановление иона, т. е. электродный процесс. [c.160]

Наиболее сильное охрупчивание и понижение прочности имеют место при контакте твердых материалов с жидкими и с аналогичной химической связью (металлы с металлическими расплавами, ионные кристаллы с расплавами солей). Потеря прочности или пластичности особенно резко проявляется при контактно-реактивном плавлении металлов, находящихся под действием растягивающих напряжений. Оказалось, что во многих случаях самопроизвольное разрушение твердых металлов в контакте с жидкими сопровождается химической эрозией по границам твердых зерен, хотя наблюдаются разрушения и без видимого проникновения жидких металлов по границам твердых, а также в монокристаллах. [c.254]

Экспериментальные данные о динамическом торможении дислокаций в различных металлических и ионных кристаллах [72—82] удовлетворительно согласуются с существующей теорией фононного торможения. Однако для строгого количественного сопоставления теории и эксперимента необходимо выполнить намеченный в - [c.235]

Рассмотрим характер заполнения энергетических зон металлических, ковалентных и ионных кристаллов. [c.116]

Атомные и ионные радиусы. Условно принимая, что атомы и ионы имеют форму шара, можно считать, что. межъядерное расстояние с/ равно сумме радиусов двух соседних частиц. Очевидно, если обе частицы одинаковы, радиус каждой равен У 2 Так, межъядерное расстояние в металлическом кристалле натрия й == 0,320 нм. Отсюда металлический атомный радиус натрия равен 0,160 нм. Межъядерное расстояние в молекуле Маа составляет 0,308 нм, т. е. ковалентный радиус атома натрия равен 0,154 нм. Таким образом, атомные радиусы одного и того же элемента зависят от типа химической связи. Величины ковалентных радиусов зависят также от порядка химической связи. Например, при одинарной, двойной и трой- [c.152]

Кристалл 2п8 может рассматриваться как ковалентная каркасная структура, в которой каждый атом 2п связан с четырьмя атомами 5, а каждый атом 5 связан с четырьмя атомами 2п. Сульфид цинка обнаруживает свойства диэлектрика, хотя и не в такой мере, как алмаз. Вместе с тем его можно рассматривать как ионный кристалл, состоящий из ионов 2п" и 8" с координационным числом 4 каждый. Наконец, его можно рассматривать и как металлическую структуру (гексагональную плотноупакованную), построенную из анионов 8"", в которой половина тетраэдрических дырок (вакансий) занята ионами 7п" [c.527]

Металлическое состояние, казалось бы, трудно описать, пользуясь понятиями комплексной химии. Однако, согласно простейшим представлениям Друде [11], металлический кристалл состоит из правильной решетки положительных ионов (ядер), окруженных облаком валентных электронов, играющих роль как бы отрицательных ионов ионных кристаллов. [c.30]

По строению вещества Молекула, молекулярная или атомная решетка Ионный кристалл (ионная кристаллическая решетка) Кристалл металла (металлическая решетка) [c.57]

Металлы. В металлических кристаллах частицами, составляющими решетку кристалла, служат положительные ионы, связываемые между собой электронами, образующими электронный газ. Легкая подвижность этих электронов и придает металлам все те свойства, которые являются характерными для них, т. е. общими для всех металлов свойствами, по которым мы определяем металличность данного вещества. Сюда относятся как физические свойства, например высокая электропроводность и теплопроводность, ковкость (пластичность), металлическим блеск, так и химические — основной характер низших окислов и т. п. [c.135]

Такое изменение состояния практически не затрагивает электронов внутренних электронных слоев. Поэтому они вместе с ядром атома образуют положительный ион данного элемента, участвующий в структуре металлического кристалла как единое целое. [c.137]

Молекулярные кристаллы. Лед. Когда частицами, образующими кристалл, являются целые молекулы, то они связываются в кристалле межмолекулярными силами ( 27). Так как силы эти во много раз слабее, чем силы, связывающие частицы в ионных, атомных или металлических кристаллах, то молекулярные кристаллы обладают малой твердостью, низкими температурами плавления, значительной летучестью. [c.139]

Сообщение металлу электрического заряда извне в значительной мере отражается на взаимодействии металла с окружающим раствором. Так, сообщение положительного заряда способствует как бы оттягиванию электронов поверхности внутрь металла, в результате чего облегчается непосредственное взаимодействие молекул воды с положительными ионами, составляющими решетку металлического кристалла. Это взаимодействие в свою очередь способствует переходу ионов металла в раствор, т. е. растворению металла. Очевидно, сообщение металлу отрицательного заряда, наоборот, затрудняет растворение металла и способствует выделению ионов металла из р.аствора на металле. [c.444]

Энергетические зоны. Общий подход к рассмотрению ионных, ковалентных и металлических кристаллов дает зонная теория кристаллов, которая рассматривает твердое тело как единый коллектив взаимодействующих частиц. Эта теория представляет собой теорию молекулярных орбиталей для системы с очень большим числом атомов. [c.100]

Почему а) ионные кристаллы в отличие от металлических обладают хрупкостью б) ковалентные кристаллы отличаются высокой твердостью [c.103]

В зависимости от природы частиц, из которых построена кристаллическая решетка, и природы сил взаимодействия между ними, различают ионные, атомные, металлические и молекулярные кристаллы (рис. 1.10). [c.36]

Металлические кристаллы (рис. 1.9, в) состоят из положительно заряженных ионов — катионов, между которыми размещаются покинувшие свои атомы электроны — так называемый электронный газ. Природа связи в этих кристаллах обусловлена электростатическим взаимодействием катионов с электронным газом. Энергия связи в решетке металлического типа на порядок меньше, чем в решетке вышерассмотренных типов и составляет 80— 120 кДж/моль. Поэтому их представители обладают меньшей твердостью, более низкой температурой плавления и большей летучестью, чем тела с рассмотренными типами структуры. Наличие свободных электронов в решетках металлического типа обуславливает высокую тепло- и электропроводность, а также — характерную для металлов пластичность (ковкость). Представителями кристаллов металлического типа являются исключительно металлы. [c.37]

Выше МЫ рассмотрели процесс образования металлических кристаллов на катоде. Адсорбция посторонних частиц на поверхности растущего кристалла затрудняет доступ к ней разряжающимся ионам, образование же плотного адсорбционного слоя вообще прекращает рост кристалла. Поэтому в присутствии добавок часть катодной поверхности оказывается блокированной, что вызывает увеличение фактической плотности тока на свободных участках (если сила тока в цепи поддерживается постоянной, как это обычно имеет место на практике). Увеличение плотности тока сопровождается повышением поляризации, что облегчает образование новых кристаллических зародышей. Не вдаваясь в детали, картину образования поликристаллического осадка на катоде для случая, когда электролит содержит поверхностноактивные вещества, можно представить себе следующим образом. Адсорбция добавки и образование блокирующего слоя требуют известного времени. Поэтому если скорость обновления поверхности кристалла велика, то блокирующий слой образоваться не успевает и кристалл продолжает расти. Однако блокирование поверхности сразу наступает, если плотность тока на гранях растущего кристалла опустится ниже некоторого предела. Понижение же плотности тока на растущйх кристаллах происходит вследствие локального обеднения ионами металла прилегающего к кристаллу слоя электролита на катоде все время происходит перераспределение тока между теми кристаллами, которые уже успели истощить вокруг себя электролит, и теми, которые только начинают свой рост. Чем интенсивнее добавка блокирует поверхность металла, тем короче оказывается период роста каждого кристалла и тем мельче структура получающегося осадка. [c.42]

По характеру связи между атомами или структурными фрагментами различают ковалентные кристаллы, ионные кристаллы, металлические кристаллы и ваи-дер-ваальсовы кристаллы. Последняя группа включает, в частиости, молекулярные кристаллы. Это деление (как и деление хим. связи на типы) условно, одиако типичные представители разных групп резко различаются по св-вам, иапр. по энергии структуры (энергия, необходимая для разъединения твердого тела на отдельные атомы, ионы или молекулы, отнесенная к I молю кристаллич. в-ва).Так, для ковалентных кристаллов Si энергия структуры 1180 кДж/моль, для ионных Na l 752 кДж/моль, для металлич. Na 108 к Дж/моль, для мол. кристаллов СНд 10 кДж/моль. [c.532]

Описывая в предыдущем разделе возможную структуру точечных дефектов, мы ограничились рассмотрением кристаллов с металлической или ковалентной связью между атомами. Однако существует многочисленный класс кристаллических веществ, для которых характерна ионная межатомная связь. Типичными представителями ионных кристаллов являются щелочно-галлоидные кристаллы. Их структура такова, что эти кристаллы как бы построены из двух подрешеток подрешетки положительных ионов щелочного металла (катионов) и подрешетки отрицательных ионов галлоида (анионов). Большинство щелочно-галлоидных кристаллов имеет пространственную решетку типа НаС1 (см. рис. 3). В главных кристаллографических плоскостях (1, 1,0) этой решетки катионы и анионы расположены в шахматном порядке, образуя две вставленные друг в друга квадратные решетки (рис. 54). [c.179]

При переходе от структур с ионным типом связи к металлическим наблюдается резко выраженное изменение физических свойств кристалла. Ионные кристаллы обычно прозрачны и не проводят электрический ток, в то время как кристаллы с частично металлической связью (например, NiAs, РеЗг) обладают некоторым металлическим блеском, непрозрачны и довольно хорошо проводят электрический ток. Вклад обоих типов связи зависит от электроположительности или электроотрицательноети компонентов. [c.468]

Как было показано выше, плотная упаковка и высокие координационные числа атомов осуществляются в металлических и ионных кристаллах и в кристаллах инертных газов, т. е. там, где сферически действуют силы притяжения между частицами — металлические, ионные или ван-дер-ваальсовы. Для молекулярных кристаллов следует различать понятия о координационных числах атомов, входящих в состав молекул, и р координационных числах молекул, из которых построен кристалл. Это относится и к ионным кристаллам, содержащим комплексные ионы. Координационное число атома, входящего в состав молекулы или иона, определяется числом а-связей (ковалентных и донорно-акцепторных), устанавливаемых им с другими атомами этой частицы. В свою очередь, координационное число молекулы или еложного иона, как отдельной частицы в структуре кристалла, зави- [c.136]

Энергия решетки металлического кристалла не может быть вычислена из таких же простых соображений, как в случаях ионных или ван-дер-ваальсовых кристаллов. В приближенном методе, предложенном Габером, предполагается, что металлический кристалл, подобно ионному, состоит из положительных ионов (катионов) и электронов, выполняюших роль анионов. Тем самым металл схематично представляется как ионный кристалл с чередованием положительных и отрипательных ионов , расположенных в узлах решетки. Тогда энергия такой кристаллической решетки определяется аналогично соотношению (3.24) [c.71]

Для объяснения межатомных и межмолекулярных взаимодействий в кристаллах, жидкостях и газах достаточно ознакомиться с пятью типами химической связки ковалентной связью в неметаллах, металлической связью, ионной связью, водородной связью и вандерваальсовым взаимодействием. Каждый из этих типов связи определяет ту или иную прочность взаимодействия между атомами. Рассмотрим их подробнее. [c.601]

Частицами, образующими кристалл, закономерно располагающимися в пространстве, могут быть ионы (разноименно заряженные, как в Na l, и одноименные, как в металлах) или нейтральные атомы (одного и того же элемента, как в алмазе, и различных элементов, как в Si ), или целые молекулы, как в кристаллах льда или бензола. В соответствии с этим связи между частицами кристалла по характеру более разнообразны, чем связи, с которыми мы познакомились, рассматривая строение молекул. Кроме тех же ионной и ковалентной связей, в кристаллах имеются металлическая и межмолекулярная связи. Наряду с этими основными видами связей в кристаллах нередко проявляются водородные и иоиодипольные связи. [c.124]

При очень низких температурах, которые стали доступными в настоящее время (см. примечание на стр. 111), составляющая теплоемкости Ср, обусловленная энергией колебания атомов и ионов, образующих кристаллическую рещетку, становится очень малой — большей частью не превышает 10 —10 кал/ град г-атом). В этих условиях в металлических кристаллах выявляется составляющая теплоемкости, обусловленная движением электронов. Эти две составляющие могут быть определены раздельно благодаря сильному различию их зависимости от температуры. Первая из них Ср, реш возрастает с повышением температуры прямо пропорционально третьей степени температуры, а вторая Ср,эц (кроме сверхпроводников в области сверхпроводимости) — пропорциональна первой степени ее. В соответствии с этим температурная зависимость суммарной теплоемкости может быть представлена в форме [c.154]

Характерным механическим свойством металлов является их плис 1 ичлость (см. Г.1. VII, 3). Снособность металлов к пластической деформации обусловлена особенностью их кристаллической структуры, связанной с Ещлнчием свободно перемещающихся между узлами решетки электронов. Сментение заполненных ионами плоскостей в металлическом кристалле не приводит к его разрушению, если только расстояния между плоскостями изменяются в пределах, допускающих осуществление металлической связи. [c.217]

Взаимодействие электронов проводимости с ионами металла, находящимися в узлах кристаллической решетки, обусловливает болыиую теплопроводность металла. Электроны проводимости в металлическом кристалле обладают большой подвижностью, одиако за фазовую границу металлического кристалла они не проникают. Для преодоления этой границы необходимо затратить энергию, называемую работой выхода электрона. Эта энергия может быть получена электронами в результате освенюння или нагревания металла. При освещении поверхности металла от нес отрываются электроны такое явление называют фотоэлектрическим эффектом. Очевидно, что отрыв электронов при фотоэлектрическом эффекте обусловлен энергией кванта света, падающего ка поверхность металла. [c.220]

Характер распределения электронов по энергетическим зонам позволяет объяснить поведение веществ с разным типом химической связи при механической деформации. Как показано на рисунке 65, при механическом воздействии на твердое тело происходит смещение отдельных слоев в кристалле. При подобном смещении в кристалле с ковалентной связью происходи разрыв связей, и кристалл разрушается. То же происходит при взаимном отталкивании одноименно заряженных ионов смещенных слоев ионного кристалла. В металлическом кристалле вследствие возможности перемеп ения электронов по всему куску металла сцепление между смеа1енными слоями сохраняется. Поэтому металлы отличаются пластичностью. [c.103]

Заметим, что в выражении (Х.7) изменение энтальпии АЯ>0, следовательно, это выражение относится, собственно, к эндотермическим реакциям, в которых образование новых молекул, новых химических связей происходит за счет энергии, подводимой извне, например при увеличении давления и при нагревании. При этом энтропийный член уравнения (Х.7) возрастает, и, если температура достаточно велика, то достигается неравенство 7 А5>АЯ. При этом А/ <0, т. е. процесс идет самопроизвольно. Так, реакции восстановления водородом фторидов, бромидов и хлоридов металлов типа ШРб + ЗН2= Ш+6НР являются эндотермическими реакциями. При повышении температуры величина АР для реакции восстановления всех галидов понижается и для многих из них уже при 500 К становится меньше нуля (рис. 48). Благодаря этому уже ниже 300 К наблюдается образование металлического вольфрама на поверхности таких металлов как медь и никель (или ионных кристаллов, вроде флюорита и фторида лития, а также атомных кристаллов типа алмаза) при восстановлении гексафто- [c.148]

Анализ интенсивности пятен юзволяет сделать расчет распределения электронной плотности в кристалле. Таким путем узнают, являются ли исследованные кристаллы ионными, ковалентными, металлическими или молекулярными. На рис. П8 показано распределение электронной плотности в кристалле LiF. Характер расположения кривых равной электронной плотности (в единицах е/А ) свидетельствует о преимущественном проявлении ионной связи. [c.184]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология