Ионные кристаллы электропроводность

У ряда других ионных кристаллов электропроводность обусловливается не перемещением ионов, а перемещением электронов. К соединениям с электронной проводимостью принадлежат многие окислы и сульфиды. Правда, электронная проводимость обнаруживается у кристаллов при сравнительно невысоких температурах. Например, СпзО и ряд других окислов и сульфидов обладают электронной проводимостью выше 600°. [c.26]

Рассмотрим ионный кристалл полупроводника МР, состоящий из однозарядных катионов М+ и анионов Р . Электропроводность такого кристалла связана с тем, что часть электронов, обладающая повышенной энергией, делокализуется и может свободно перемещаться по кристаллу. В свете элементарных химических представлений это значит, что электрон переходит от аниона к катиону с образованием в двух соседних узлах кристаллической решетки двух нейтральных атомов [c.453]

У ионных кристаллов (рис. 1.9, 6 решетка построена из чередующихся ионов с противоположными зарядами, связь между которыми осуществляется за счет сил электростатического взаимодействия — кулоновских сил. Хотя энергия связи в решетке этого типа такая же, что и у атомного [составляет (8 — 12) X X 10 кДж/моль], прочность тел с этой структурой значительно ниже, так как в них связь рассеянная , ненаправленная. Поэтому, представители кристаллов такого типа хотя и обладают большой прочностью, высокой температурой плавления, малой летучестью, низкими тепло- и электропроводностями, но хорошо растворяются в полярных растворителях. Таковы неорганические соли и большинство минералов. [c.37]

Однако электролиты обладают способностью проводить электрический ток не только в растворе. В твердом состоянии ионные кристаллы не проводят электрический ток, так как в них электроны прочно удерживаются в атомных орбитах отдельных ионов. Однако в расплаве кристаллические вещества проводят электрический ток. причем электропроводность осуществляется за счет переноса ионов (опыт 22). То, что электропроводность электролитов всегда осуществляется именно за счет переноса ионов, наглядно демонстрируется в опытах 25 и 26. [c.56]

Объяснение. Как известно, кристаллы сильно полярных солей состоят из ионов, которые образуют так называемую кристаллическую решетку. Ионы в такой решетке связаны между собой электростатическими силами притяжения. Силы взаимодействия в ионных кристаллах весьма значительны. В твердом виде ионные кристаллы не проводят электрический ток, так как в них электроны прочно удерживаются в атомных орбитах отдельных ионов. В расплавленном состоянии кристаллические вешества проводят электрический ток, причем электропроводность осуществляется за счет переноса ионов. [c.68]

ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ— способность веществ проводить электрический ток под действием внешнего электрического поля. Э. называется электронной, если носителями тока являются электроны, например, в металлах и большинстве полупроводников (такие материалы называются проводниками первого рода). Если носителями тока являются ионы (в растворах электролитов, ионных кристаллах), то электропроводность называется ионной (соответствующие материалы называются проводниками второго рода). Ионная электропроводность сопровождается, в отличие от электронной, [c.290]

Многие ионные кристаллы относятся к классу диэлектриков. При комнатных температурах их электропроводность по крайней мере на двадцать порядков ниже, чем у металлов.С ростом темпера- [c.78]

Зоны не перекрываются. Примером может служить типичный ионный кристалл — фторид лития. При образовании этого соединения 25-электрон лития переходит на уровень 2р атома фтора, так что ион фтора приобретает конфигурацию ls 2s 2p . В процессе образования кристалла электроны 2s и 2р образуют соответствующие зоны зона 2s лития в кристалле фторида пуста — электроны из нее ушли в 2р зону фтора, но так как зоны эти не перекрываются, кристалл соли не обладает электронной электропроводностью. Для того чтобы таковая обнаружилась, необходимо перевести электроны в верхнюю зону (свободную), но [c.280]

Для ионных кристаллов, например хлорида натрия, повышение-электропроводности с возрастанием температуры можно выразить экспоненциальным уравнением [c.307]

Ионные кристаллы о бычно имеют очень низкую электропроводность. Чем объясняется относительно высокая электропроводность кристаллов иодида серебра и положительный температурный коэффициент его электропроводности [c.329]

Облучение кристаллов ведет как к изменению регулярности строения кристаллической решетки, так и к радиолизу химического соединения, образующего кристалл. Исследования показали, что облучение ионных кристаллов ведет к увеличению числа анионных и катионных вакансий. При этом часть электронов, образовавшихся в результате радиолиза, занимают анионные вакансии. Подобное расположение электронов обусловливает изменение электропроводности по сравнению с электропроводностью не-облученного кристалла. [c.216]

Объясните различия в электропроводности металлов, ионных кристаллов, молекулярных кристаллов и ковалентных кристаллов, исходя из особенностей химической связи в кристаллах каждого из этих типов, [c.185]

В настоящее время используют два метода для того, чтобы разделить ионные и ковалентные соединения. Первый основан на анализе спектральных данных, полученных с помощью дифракции рентгеновских лучей, электронов и нейтронов, спектров поглощения, мессбауэровской спектроскопии, путем измерения физических свойств (электропроводность, диэлектрическая проницаемость) и химических свойств (термодинамические данные по энергиям связей, растворимость в полярных растворителях и др.). В некоторых случаях остаются сомнения, но достоверность результатов, полученных этим методом, высокая. В другом способе, предложенном Полингом, ионными кристаллами называют кристаллы, у которых ионность связей, определенная на основе электроотрицательностей составляющих их элементов, превышает 50%-Если воспользоваться эмпирическим уравнением Хенни и для соединения МтХ взять электроотрицательности Хм и хх, то для ионных кристаллов должно выполняться условие [c.185]

Ионные кристаллы обычно хрупкие и обладают некоторыми общими свойствами, например электропроводностью и т. д. Однако им присущи и некоторые специфические свойства, связанные с типом структуры и характером составляющих их элементов. В этом разделе мы сопоставим свойства ионных кристаллов в основном непереходных элементов и рассмотрим особенности, возникающие при отклонении от чисто ионной структуры. Ввиду ограниченного объема книги мы не будем рассматривать эту проблему подробно. [c.198]

Разность электроотрнцательностей и электропроводность ионных кристаллов [c.202]

Как уже говорилось, подобное увеличение значений электропроводности пластически деформированных образцов, по существующим представлениям, связано с образованием добавочных дефектов в решетке на границах или вблизи областей дислокации [10]. В таком случае подобная деформация должна приводить к соответствующему увеличению коэффициентов самодиффузии ионов кристалла. [c.324]

НЫХ кристаллах наблюдается некоторая степень подвижности ионов в этих случаях ионные кристаллы обладают небольшой электропроводностью. Последняя возрастает с ростом температуры, которая увеличивает свободу движения ионов. Геометрия ионных кристаллов будет рассмотрена в следующем параграфе. [c.242]

Однако в ионных кристаллах мы сталкиваемся с отступлением от простого соотношения (11.46) между коэффициентом диффузии и удельной электропроводностью. Именно поэтому в соотношении [c.47]

В соответствии с такой классификацией каталитических процессов катализаторы также разделялись на две большие группы 1) катализаторы-проводники электрического тока, т. е. металлы и полупроводники, электроны которых принимают активное участие в окислительно-восстановительных реакциях 2) ка-тализаторы-непроводники, т. е. ионные кристаллы, ионные аморфные тела (гели) без свободных носителей тока в -объеме. Электропроводность этих тел может быть ионной, но она заметно проявляется лишь при высоких температурах, которые не достигаются в катализе. Катализаторы -второго рода пригодны для тех же реакций, которые катализируются кислотами в случае гомогенного катализа. [c.213]

Ионные кристаллы. К этой группе принадлежит большинство неорганических солей и окислов металлов. Связь между катионом и анионом — электростатическая, причем электронная пара в значительной мере оттянута к аниону. В зависимости от величины электропроводности в пределах этого типа кристаллов [c.85]

Р. Л. Мюллер (см. выше) применил общую теорию электропроводности, развитую Я. И. Френкелем в связи с выяснением им специального вопроса о сравнимости стекол с ионными кристаллами, расплавленными солями и растворами электролитов. Расплавы стекол с [c.147]

Ионная электропроводность большинства твердых кристаллических солей или оксидов крайне мала (исключение составляют так называемые твердые электролиты, которые будут рассмотрены в разд. 11.4) ионы в кристаллических решетках этих соединений жестко фиксированы и не могут перемещаться под действием наложенного электрического поля. При плавлении ионные кристаллы распадаются на свободные ионы электро- [c.214]

Электропроводность ионных кристаллов сильно зависит от степени их чистоты. Посторонние примеси в кристалле заметно повышают значения а особенно при более низких температурах, когда собственная электропроводность чистого веидества еще низка. [c.218]

Точечные дефекты играют решающую роль в электропроводности твердых ионных кристаллов. Миграция ионов происходит путем эстафетного перескока ионов в ближайшие (по направлению действия поля) вакансии. Связь между значением электропроводности а и концентрацией вакансий однозначна, так что эта концентрация может быть определена и по данным об электропроводности. [c.220]

С наличием в структуре ионных кристаллов точечных дефектов существенно связана их электропроводность. Под действием электрического тока ближайший к вакансии ион переходит на ее место, а в точке его прежнего местоположения создается новая вакансия, занимаемая, в свою очередь, соседним ионом. Подобные перескоки ионов реализуются с большой частотой, обеспечивая ионную проводимость кристалла. Благодаря точечным дефектам удается объяснить и существование в природе большого числа так называемых несте-хиометрических соединений (соединений переменного состава), т. е. веществ, состав которых в твердом состоянии отклоняется от их молекулярного состава. Например, кристаллы оксида титана в зависимости от давления кислорода в окружающей среде могут иметь переменный состав от Т10о,б до Т101,з5. При избытке атомов титана в кристалле имеется соответствующая концентрация вакансий кислорода, а при избытке атомов кислорода появляются вакансии титана. В кристаллах оксида цинка 2пО избыточное содержание атомов цинка объясняют нахождением последних в междоузлиях пространственной решетки. [c.88]

В принципе все физические свойства кристаллов зависят от их структуры и, следовательно, от дефектности решетки. Однако не все свойства в равной мере чувствительны к наличию дефектов. Обычно число равновесных дефектов относительно невелико, поэтому к мало чувствительным свойствам относятся все те, которые зависят только от средних значений молекулярных параметров частиц в решетке. Сюда относятся такие термодинамические свойства, как теплоемкость и энергия кристаллов. Более чувствительны к наличию дефектов оптические свойства кристаллов в области основной полосы поглощения. Высокочувствительны те физические свойства, которые практически полностью определяются наличием отдельных дефектов в кристаллической решетйе — диффузия в кристаллах, электропроводность примесных полупроводников, поглощение света вне основной полосы поглощения, люминесценция, некоторые магнитные свойства, скорость химических реакций в кристаллах. Для химии большое значение имеет равновесная нестехиометричность ионных кристаллов, возникающая в связи с появлением в решетке структурных дефектов. [c.271]

В исключительных обстоятельствах, например в паровой фазе над расплавом соли, удается обнаружить отдельные пары ионов, которым действительно соответствуют формулы Na l или (Na l)2, но такие образования обладают очень небольшой продолжительностью жизни. Поскольку электропроводность ионных систем определяется миграцией ионов, отсутствие проводимости у ионных кристаллов (они относятся к изоляторам, или диэлектрикам) свидетельствует о том, что образующие их ионы не могут [c.178]

Однако электропроводность у ионных кристаллов существует. Это не электронная электропроводность, а ионная (так называемый электроперенос). Механизм электропроводности заключается в следующем. В кристаллах (реальных) всегда существуют вакантные узлы кристаллической решетки, концентрация этих вакансий тем больше, чем выше температура. При наложении внешнего электрического поля заряженные ионы совершают перескоки в вакансии так, что в результате получается направленный перенос электрического заряда. Подвижность ионов неодинакова, и перенос в основном осуществляется ионами одного знака (например, в кристалле Na l электроперенос осуществляется [c.217]

Электропроводность. Идеальный ионный кристалл является типичным изолятором, но вблизи температуры плавления электропроводность (ионная проводимость) увеличивается (у Na l она достигает величины порядка 10- Ом- -м-, у КС1 — порядка 10- Ом- -м- ) за счет возрастания подвижности ионов под действием тепловой энергии. Температурный коэффициент сопротивления отрицателен. При одинаковой структуре боль-щей подвижностью обладают ионы меньших размеров (например, Li l > Na l > КС1 >. ..), причем подвижность катионов больше, чем анионов. При смещении ионов в кристаллической решетке образуются дефекты, и необходимая для этого энергия составляет 12—25% Ul- Поскольку появление дефектов приводит к увеличению электропроводности, кристаллы с большой энергией решетки и с большим ионным радиусом при высокой температуре являются хорошими изоляторами (табл. 4.23). [c.201]

В работах Быковой [30], Зарифьянца и Попика [31] было показано, что обратимая физическая адсорбция молекул Оа и N0 на РЬЗ приводит к обратимым изменениям во временах жизни неравновесных носителей. Недавно Е. Н. Фигуровская обнаружила вполне измеримые обратимые изменения а для рутила при адсорбции аргона. По-видимому, возникающие при физической адсорбции небольшие поляризованные диполи в атомах аргона из-за высокого значения диэлектрической проницаемости двуокиси титана (сегнетоэлектрик) могут существенно изменить параметры близлежащих дефектов, превратив их в центры захвата. Даже в случае идеальной поверхности эти диполи могут вызвать появление в решетке локальных поляризованных областей, в которых будут нарушены периодические изменения потенциала. Из сказанного следует, что электропроводность также не является однозначным критерием химической адсорбции. Адсорбция аргона па ионном кристалле (ТЮа) является классическим примером физической адсорбцип. Однако наблюдаемая локализация носителей вблизи атомов аргона приведет к упрочению их связи с поверхностью и существенному изменению формы потенциальной кривой. [c.97]

Ионные кристаллы в случае идеальной решетки являются изоляторами, обладают малой поверхностной энергией и поэтому их каталитическая активность мала. Если же решетка нарушена и имеет дефекты, то появляется электропроводность, зависящая от температуры. При повышении давления водорода возникает стехиометрический избыток катиона на поверхности окисла. Однако работа, необходимая для образования дефекта по Френкелю , зависит от объема в междоузлии, доступного для иона. Она будет гораздо меньше в том случае, если в кристалле имеются вакантные места для стехиометрического избытка катионов. Такие вакантные места всегда имеются в большом количестве в кристалле вещества формулы МХг (ThO , ZrO-). По условию сохранения заряда стехиометрический избыток ионов тория вызывает появление эквивалентного количества квазисвободных электронов в междоузлиях- Четырехвалентные катионы будут образовывать в два раза больше активных центров, чем двухвалентные. Поэтому ТЬОг и 2гОг должны обладать большей активностью, чем СаРг, несмотря на одинаковую структуру. От кристаллов формулы MX нельзя ожидать активности. [c.99]

Рассмотрим теперь случай, когда на кристалл действует внешняя сила, а именно рассмотрим ионный кристалл в электрическом поле напряженности Е [15]. Величина энергетического барьера Vо для перескоков иона (для простоты будем рассматривать движение ионов только одного вида, например катионов) в направлении ноля уменьшится, а для перескоков в противоположном направлении соответственно увеличится на где д — заряд иона, а — расстояние, на которое перемещается ион при одном перескоке (рис. 2). Таким образом, вероятность перескоков иона в единицу времени в направлении поля увеличится в ехр (даЕ12кТ) раа, а в направлении против поля — уменьшится во столько же раз. Это приведет к дрейфу ионов в направлении поля, т. е. к электропроводности, которая в данном случае есть просто вынужденная диффузия. [c.46]

Гетеролитические (ионные) реакции типа гидратации и дегидратации, изомеризации, крекинга, конденсации, алкилирования, хлорирования лучше всего ускоряются ионными кристаллами (окислами, солями) с многозарядными ионами малого радиуса, например SiOo, TiO.2, AljO.B, алюмосиликатами, МС , ZnO, В2О3, сульфидами, фосфатами, боратами и т. п. Электропроводность катализаторов для этих реакций несущественна. [c.86]

Зависимость реакционной способности твердых веществ от диффузии через кристаллические рещетки (см. гл. 2) достаточно исследована [4, 5, 6] и здесь не обсуждается, тем более что механизм диффузии в реакциях между твердыми веществами установлен лишь для сравнительно немногих случаев. Существенно отметить, что диффузия в ионных кристаллах зависит от дефектов решетки различного типа, например ионных (обычно катионных) вакансий, а также атомов или ионов, расположенных между узлами кристаллической решетки. Эти дефекты обусловливают необходимую для диффузии подвижность элементов решетки. За исключением твердых соединений, состав которых Заметно отличается от стехиометрических соотношений, дефекты решетки весьма немногочисленны, и их точную природу во многих случаях трудно установить. Сведения о характере подвижных частиц в решетке и вместе с тем о вероятном механизме диффузии в твердых телах часто можно получить путем изучения механизма электропроводности. Примером такого исследования является работа Андерсона с сотрудниками [10] по изучению окислов металлов. Связь между электропроводностью, диффузией и реакционной способностью веществ в твердом состоянии еще более полно освещена в работе Вагнера с сотрудниками по исследованию реакций окисления (см. гл. 14 и работу [6]). [c.397]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология