Структуры энергетических зон в металлах

Рис. 113. Структура энергетических зон для металла (а), полупроводника (б) и диэлектрика (в). Заштрихованные участки соответствуют заполнению всех уровней электронами

Рис. 25. Зонная структура энергетического спектра электронов в твердом теле (металл)

Рис. 111-36. Структура энергетических зон металла (а), полупроводника (б) и диэлектрика (в) /—зона проводимости //—валентная зона ///—зайре-

В связи с этим были сделаны некоторые предполюжения относительно образования подобных систем, а именно, если такие системы образуются при дегидрировании колец, сгруппированных в виде треугольника, то свободные радикалы образуются в тех случаях, когда дублет является низшим энергетическим состоянием. Примером такой структуры является перинафтил, изображенный на рис. 44, а. Практически все первичные асфальтены из нефтей содержат гетероатомы (N), а также образующие комплексы ионы тяжелых металлов (Ni + и V +), на что указывает устойчивость этих веществ к окислению. Если координационные числа гетероатомов и углерода отличаются друг от друга, то в сферическом объеме, равномерно заполненном конденсированными системами колец, создаются пустоты, которые могут быть заполнены ионами металлов. При этом могут возникнуть структуры, подобные порфи-ринам. В случае образования дырки небольших размеров возникает радикал (рис. 44, б). При больших пустотах могут возникнуть бирадикальные состояния даже в отсутствие гетероатомов, за счет структурных дефектов (рис. 44, в). Специальные измерения изменений соотношения ЭПР-сигналов в растворах асфальтенов ( U) показали, что ионы ванадия размещаются как во внутренних дефектах молекулярных слоев, так и частично занимают межслоевое положение. [c.225]

Непрозрачность и характерный металлический блеск металлов обусловлены структурой энергетических уровней металлов. Близость энергий большого количества занятых и свободных уровней приводит к тому, что любому кванту видимого света с энергией Е = Н и всегда имеется такая пара энергетических уровней, один из которых находится в валентной зоне, а другой — в зоне проводимости, что разность их энергий равна Е. В этом случае электрон из валентной зоны, поглощая квант света, переходит в зону проводи.мости. Свет не отражается, а поглощается. Поэтому металлы непрозрачны. В то же время металлам характерен блеск, который появляется в результате испускания света при возвращении возбужденных светом электронов на более низкие энергетические уровни. [c.151]

Согласно этой теории, катализ происходит только при структурном и энергетическом соответствии катализируемых молекул данному катализатору. Теорией Баландина было предсказано, что реакции каталитического гидрирования бензола и дегидрирования циклогексана могут идти только на переходных металлах, имеющих гранецентрированную кубическую структуру или гексагональную структуру и притом атомные радиусы строго определенных размеров. При этих условиях шестичленные циклы образуют на октаэдрических гранях кристаллов металла шесть связей М— — С — С, валентный угол которых близок тетраэдрическому углу. Данным условиям удовлетворяют палладий, платина, иридий, родий, осмий и все они являются активными катализаторами гидрирования бензола и дегидрирования циклогексана. В то же время металлы, обладающие объемноцентрированной структурой, например тантал, вольфрам, даже при почти таких же размерах их атомных радиусов, как у платиновых металлов, а также металлы, имеющие такую же кристаллическую структуру, как платина, но иные размеры атомных радиусов, в частности серебро, золото, или не относящиеся к переходным элементам — медь, цинк,—все эти металлы не проявляют каталитической активности в вышеуказанных реакциях. Таким образом, структура поверхностных соединений бензола и циклогексана с платиновыми металлами была описана и доказана. Мало того, было, в сущности, установлено, что в условиях катализа подобные соединения легко и притом в точности воспроизводятся. Иначе катализ был бы невозможен. [c.59]

Зонная структура энергетического спектра, как мы видели выше, отражает ту особенность природы атомных кристаллов (металлов, полупроводников и изоляторов), что в них существует непрерывный трехмерный каркас межатомных связей и свойственное кристаллическому веществу периодическое поле. Электронный энергетический спектр молекулярных кристаллов, построенных из отдельных нульмерных молекул, соединенных ван-дер-ваальсовскими связями, не имеет обычной зонной структуры, а представляет собой совокупность до некоторой степени искаженных в результате слабого обменного взаимодействия молекул молекулярных энергетических спектров, состоящих из дискретных энергетических уровней. Кристаллы цепочечной, сетчатой и каркасной структуры, в том числе разнообразные соединения включения, мы рассматриваем как разновидности молекулярных кристаллов, построенных, соответственно, из одно-, двух- и трехмерных молекул или из их комбинаций. Их энергетические спект- [c.118]

Верхняя граница интегрирования в (2.92) означает, что в жидком металле сохраняется очертание поверхности Ферми, внутри которой заключены электроны проводимости. Так как = 4я/Ли , то на примере серебра видно, что минимальная длина волны электронов проводимости = 5,46 А. Если бы электроны в металле были совершенно свободны, то их рассеяние на атомах при движении во внешнем электрическом поле можно было бы наблюдать при тех же значениях 5, что и в случае рентгеновского излучения. Опытом это не подтверждается. Следовательно, резкая верхняя граница структурного фактора, описывающего рассеяние электронов проводимости, объясняется зонной структурой энергетического спектра электронов. [c.54]

Строгое и последовательное приложение ММО к металлам приводит к зонной структуре энергетического спектра электронов в них. В действительности металлы характеризуются не столько металлической связью, сколько металлическим типом зонной структуры, в которой отсутствует запрещенная зона. Причем с позиций -Мо ЛКАО можно трактовать особенности химической связи не только в металлах, но и в полупроводниках и диэлектриках, хотя еще недавно теория строения этих веществ считалась областью фи- [c.128]

Спектры ЭПР позволяют решить многие важные вопросы физики, химии и биологии. В частности, можно определить строение парамагнитных центров, их концентрацию, характер взаимодействия друг с другом и другими определяющими частИцами ЭПР можно применять для изучения вещества в любом агрегатном состоянии. Эти качества делают ЭПР уникальным методом исследования кинетики и механизма химических реакций, протекающих с участием парамагнитных частиц. В ионных кристаллах можно определить структуру энергетических уровней магнитных центров, тонкие детали строения кристаллической решетки и параметры, характеризующие кинетику намагничивания исследовать дефекты кристаллических решеток получить данные о свойствах электронов проводимости в металлах и полупроводниках и пр. [8, 9]. [c.377]

В процессе электрокристаллизации на микрорельеф и, следовательно, на блеск осадков будут влиять такие факторы, как структура основного металла, энергетическая неоднородность выходящих на поверхности граней кристаллов, вероятность образования трех- и двумерных зародышей, степень ингибирования примесями и т. д. Важную роль играет и форма роста электрохимических осадков. Слоистые осадки, образующиеся в присутствии ПАВ или в некоторых нестационарных режимах электролиза, обладают наибольшим блеском поверхности. [c.270]

На рис. 2.7 изображена структура энергетического спектра электронов металлического электрода, а также плотность состояний для некоторых металлов. Характерной чертой является непрерывный энергетический [c.62]

Как в гетерогенном катализе, в электрокатализе больщую роль играет структура поверхности металла, ее дефектность, тип кристаллической решетки. Между реагирующей молекулой и активными центрами должно быть определенное геометрическое и энергетическое соответствие, которое влияет на степень деформации связей в адсорбированной молекуле и протекание акта восстановления. [c.9]

Блеск и цвет.самих металлов связан с особой структурой энергетических уровней. [c.58]

Зонная структура энергетического спектра переходных металлов и сплавов по данным различных методов исследования. [c.233]

В данной работе приведены результаты исследования Л -и 2,з-спектров кремния и /(-спектров металлов в силицидах хрома п марганца. Совместное рассмотрение спектров различных серий и компонентов позволяет полнее понять влияние химической связи на структуру энергетического спектра. [c.95]

Металлы, изоляторы, полупроводники. Зонная структура энергетического спектра электронов объясняется применением квантовой теории к твердому телу. Однако к зонной модели можно прийти и иным путем. [c.20]

Исходя из зонной структуры энергетического спектра электронов, легко можно объяснить электропроводность твердого тела. Чем объясняется, например, электропроводность натрия и других щелочных металлов У них валентная зона занята неполностью, т. е. имеются вакантные электронные состояния, по которым и происходит направленное движение электронов под воздействием приложенного поля. У алюминия и других металлов, у которых происходит заполнение р-орбиталей, также свободна зона проводимости, а валентная зона занята частично. [c.21]

Прибавление электронов сверх оптимально допустимого приводит к энергетической неустойчивости данного типа кристаллической структуры металл — растворитель и к возникновению структуры нового типа. Это уже свидетельствует о превращении твердого раствора в интерметаллическое соединение или при полном завершении валентной зоны — в соединение с ковалентной или ионной связью. [c.253]

Как уже указывалось выше, для комплексов переходных металлов с числом -электронов от 1 до 6 характерна октаэдрическая структура. Энергетическая диаграмма МО таких комплексов с одними только а-лигандами в упрощенном виде представлена на рис. П-З. [c.41]

Насколько известно авторам, непосредственной экспериментальной проверки формулы (II. 4. 4) в случае газовой плазмы не проводилось. Однако сравнение результатов измерения электропроводности жидкого раствора натрия в аммиаке при слабых и умеренных концентрациях металла с данными расчета по формуле, подобной (II. 4. 4), производились авторами работы 19]. Несмотря на сугубо приближенный характер приведенного аналитического выражения для а , совпадение с данными опыта хорошее. Видимо, можно ожидать, что механизм перехода может играть определяющую роль в переносе электрического заряда в плотной плазме. Тем не менее оценка электропроводности, обусловленной переходом, согласно описанной схеме в очень плотной плазме, может быть затруднена в связи с появлением зонной структуры энергетического спектра электронов. [c.300]

В литературе изложены различные механизмы передачи электронов в полупроводниках, содержащих металлы с незаполненной -орбитой. По механизму Морина [408] обмен электронами катионов решетки полупроводника осуществляется по -зонам, а если они очень узкие, то электроны локализованы на катионах и происходит перезарядка катионов с расположенными вблизи соседними ионами (модель Вервея). Для других окислов справедлива обычная зонная модель с обобществлением электронов в твердом теле. Работа выхода электрона твердых тел зависит от положения уровня Ферми на поверхности, которое в свою очередь также определяется структурой энергетического спектра полупроводника. [c.275]

В зависимости от структуры атомов и симметрии кристаллической решетки валентная зона и зона проводимости могут перекрывать рис. 75, б) пли не перекрывать друг друга (рис. 75, а). В последнем лучае между зонами имеется энергетический разрыв, именуемый запрещенной зоной. В соответствии с характером расположения и заполнения зон вещества являются диэлектриками изоляторами), полупроводниками и проводниками (металлами). Ширина запрещенной зоны Af диэлектриков составляет более 3 эВ, полупроводников — от 0,1 до 3 эВ. В металлических кристаллах вследствие перекрывания зон запрещенная зона отсутствует. [c.116]

На рис. 20-17 сопоставляются энергетические уровни -орбиталей центрального иона металла в комплексах с различной структурой, но одинаковой силой лигандов, вычисленные в рамках теории поля лигандов. В тетраэдрических комплексах относительное расположение уровней обратно наблюдаемому в октаэдрических комплексах по вполне понятной причине. В тетраэдрическом комплексе лиганды направлены к атому металла от четырех из восьми вершин куба (см. рис. 20-2,6). Только орбитали и 3,2 не направлены к вершинам куба, окружающего атом металла. Как можно убедиться на основании рассмотрения рис. 8-24, пучности плотности орбиталей yz направлены к средним точкам 12 ребер куба, а пучности плотности остальных двух -орбиталей-к центрам шести его граней. Набор из указанных выше трех -орбиталей, которые располагаются ближе к лигандам тетраэдрического комплекса, менее устойчив, хотя расщепление меньше, чем в октаэдрических комплексах. [c.239]

Способ сравнения двух различных металло-водяных смесей вытекает йз формулы Ферми — Маршака для возраста нейтронов. Нетрудно заметить, что возраст нейтронов полностью определяется их свободным пробегом в смеси. Таким образом, если, как это указывалось ранее, детали энергетической структуры сечения рассеяния металла не являются основным факто- [c.290]

Приведенное выше описание электронного строения металлов является предельно упрощенным. У переходных металлов благодаря участию в перекрывании х-, р- и -ор-биталей атомов возникает довольно сложная зонная структура энергетических уровней. Однако у всех металлических элементов в той или иной степени обнаруживаются такие характерные свойства, как высокие электропроводность и теплопроводность, металлический блеск, пластичность и ковкость. Физические свойства металлов зависят от [c.361]

Рве, 130. Структура энергетических зон для металла (л), полупроводника ((Т) к диэлектрика (з). Заштри. ованные участки соогвстстнуют заполнению нсех уровней электро([ачи ф - электроны О - дырнн. [c.297]

Книга, написанная известным австралийским ученым-каталитиком, посвящена вопросу, приобретающему все большее практическое значение, в частности в связи с энергетическим кризисом и необходимостью контроля за загрязнением окружающей среды. В ней рассматриваются структура металлическ11Х катализаторов существующих типов н особенности применения таких катализаторов, используемых и в чисто исследовательских целях, и в современной промышленной практике. Значительное внимание в книге уделено наименее изучсг,иой в настоя1Т1.ее время проблеме — структуре поверхности металлов-катализаторов и методам ее исследования. [c.4]

Модулирование отражательной способности продольным электрическим полем было успешно использовано при изучении зонной структуры полупроводников [119, 120]. В течение некоторого времени считалось, что проникновение низкочастотных полей (100 Гц) в металлы недостаточно для изменения отражательной способности. Однако Фейнлейб [121] обнаружил это явление на серебре и золоте. Современные теории связывают эффекты модулированного электроотражения с влиянием низкочастотного поля на структуру энергетических зон, которое выражается в появлении осциллирующей сингулярности при критических энергиях [122]. Длина экранирования Томаса-Ферми для статического заряда в электронном газе в полупроводниках по порядку величины равна длине волны света, однако в металлах она совпадает с атомными размерами (см. ниже, а также [129]), что мешает проникновению электрического поля в металл. Следовательно, электрическое поле не должно оказывать заметного влияния на зонную структуру на глубине порядка 100 Д, зондируемой падающим светом. Однако исследования [121], выполненные на серебре, меди, золоте и вольфрамовой бронзе, напротив, показали, что отношения AR/ R имеют величины, характерные для полупроводников. [c.450]

Ионы переходных металлов в таком состоянии являются чрезвычайно реакционноспособными [16], Поэтому при удалении последних молекул связанной воды и гидроксильных групп из координационно-ненасыщенного иона (структура ) энергетически более выгодно отщепление кислорода у лигандов по схеме (б), чем образование структур Если предложенный механизм "валентной индукции" верен, то последняя должна наблюдаться и в отсутствие молекулярного кислорода (при вакуумной дегидратации системы). Действительно, откачка при 20°С до тор с последующим подъемом темпе- [c.77]

Таким путем объясняется неустойчивость конфигураций симметрии точечной группы 0 для -металлов и о-донорных лигандов. Такой же анализ показывает, что в форме 0 может быть устойчивой спин-спаренная система d . Естественно, тг-связываю-щие лиганды увеличивают число возможных возбужденных состояний правильной симметрии, которые вызывают перегруппировку. Из экспериментальных данных следует, что -комплексы и молекулы почти всегда являются антипризмами, а -комплексы, по-видимому, додекаэдрами [93, 94]. Можно попытаться дать некоторое объяснение этому, построив схемы МО для и D a-Однако, вероятно, лучше осознать, что все восьмикоординационные молекулы, изученные в растворе, показали себя структурно неустойчивыми [94]. Расчеты потенциальной энергии, проведенные на моделях, демонстрируют очень небольшое различие в энергиях между структурами Dgd и и полное отсутствие между этими структурами энергетического барьера [95]. Не похоже, чтобы аргументы симметрии сами по себе не могли сказать что-либо в данном случае о предпочтительности этих структур. [c.234]

Элементы I Б группы имеют по одному оптическому электрону и аналогичную со щелочными металлами структуру энергетических уровней возбуждения п х -электрона. Но кроме этого возможно возбуждение одного из / -электронов нредвнешней оболочки, что обусловливает усложнение спектров I Б группы элементов по сравнению со спектрами элементов I А группы. Не вдаваясь в теорию этого вопроса, отметим, что при наличии в нредвнешней оболочке электронов взаимодействие ядра с оптическими электронами возрастает. Энергия возбуждения и ионизации элементов группы I Б оказывается значительно выше, чем элементов I А группы [c.42]

Для иллюстрации связи, существующе между формой рентгеновских полос испускания и структурой энергетических полос в металле, воспользуемся данными Фарино [9], наиболее подробно изучившего структуру КРх линий алюминия, магния и кремния, и данными Фогеля [14], интересные экспериментальные результаты которого (по кремнию и сере) в сочетании с некоторыми новыми приемами обработки кривых интенсивности, сформулированными выше (стр. 32), позволяют уточнить, а иногда и существенно изменить (например, для кремния) выводы, проистекавшие из первоначального анализа экспериментального материала, которые получили широкую известность в специальной литературе. [c.40]

Поскольку металлическая связь ненасыщаема и ненаправлена, мета. лы имеют координационные решетки с максимально плотной упаковкой. Как указывалось выше (см. рис. 65), для металлических простых веществ самых разнообразных по химической природе элементов наиболее типичны три типа кристаллических решеток кубическая гранецентрированная (к. ч. 12), гексагональная (к. ч. 12) и ку()ическая объемноцентрированная (к. ч. 8). Для большинства металлов характерна аллотропия. Это прежде всего связано с тем, что энергии кристаллических решеток различных металлических структур близки. Полиморфизм чаще проявляется у ii- и /-элементов (в особенности 5/), чем у S- и р-элементов. Это обусловлено энергетической близостью п — 1) d-, ns-, пр-состояний у ( -элементов и близостью 5/-, bd-, 7з-состояний у 5/-элементов. [c.233]

Энергетические взаимодействия в системе среда-Ь ПАВ + металл. Энергия связи ПАВ с масляной средой определяется ван-дер-ваальсовыми силами. Она зависит от растворимости ПАВ и от химического сродства углеводородной части ПАВ и среды. Так, например, большой энергией связи обладают молекулы ПАВ, углеводородная часть которых имеет достаточно большую молекулярную массу и разветвленную структуру с алкильными радикалами. Из теории дисперсионных сил известно, что чем выше энергия связи, тем больший контакт по длине молекулы осуществляется по СНг-группам. [c.206]

Расположение катионов и ионообменные свойства. В структуре цеолитов существуют энергетически наиболее выгодные места расположения катионов, компенсирующих отрицательный заряд тетраэдра AIO4. Такими местами локализации для цеолитов ти па X и Y являются места Sb5is 5п и Sn- pH . 3.2). Возможно также, особенно для гидратированных цеолитов, нахождение катионов в местах 5пь расположенных у четырехчленных кислородных колец внутри большой полости, и в местах Sv — в центре двенадцатичленных кислородных колец в большой полости [5]. Число мест S (Si>), Sni SnO и в элементарной ячейке цеолитов типа X и Y составляет соответственно 16, 32 и 48. Катионы натрия, которые вводятся в цеолиты типа X и Y непосредственно при синтезе, обычно локализуются в местах Si, и Su и способны обмениваться на другие катионы (аммония, двух- и трехвалентных металлов). Максимально возможное число обменных одновалентных катионов в элементарной ячейке цеолитов типа X и Y определяется отношением Si/Al и не превышает 96 (при (Si/Al = = 1). [c.28]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология