Олово серое, кристаллическая структура

Олово встречается в трех аллотропных модификациях белого (наиболее распространенного), серого с другой кристаллической структурой, механически непрочного, рассыпающегося в порошок, и ромбического — очень хрупкого. Практическое применение имеет только белое олово ( -модификация). Выше 13,2° С и ниже 161° С оно устойчиво, но при более низкой температуре начинает постепенно переходить в серое олово (а-модификация). Оловянные изделия при этом разрушаются. Понижение температуры способствует превращению белого олова в серое. Переход ускоряется, если на поверхность белого олова попадают крупинки серого. Можно предполагать, что такие крупинки играют роль центров кристаллизации, способствуя появлению серой модификации. Явление это, напоминающее заболевание, раньше именовали оловянной чумой (из-за пятен, появляющихся на олове). [c.270]

Аллотропия может быть обусловлена или различным числом атомов данного элемента в молекуле вещества, например кислород О2 и озон Оз, или различной кристаллической структурой образующихся модификаций, например олово серое и белое. Способность веществ при определенных температурах (давлениях) образовывать в твердом состоянии различные типы кристаллических структур называют полиморфизмом. Полиморфные модификации могут иметь не только простые вещества, но и соединения. Например, для 81С известно более сорока модификаций. Для обозначения аллотропных и полиморфных модификаций используют греческие буквы а, р, 7 и т. д., где а — самая низкотемпературная модификация. При нагревании до определенной температуры происходит переход к следующей модификации, которая обычно имеет менее плотную упаковку. [c.245]

По способности проводить электрический ток вещества делятся на проводники, полупроводники и изоляторы (диэлектрики). Такое деление довольно условно. Нет веществ, абсолютно не способных проводить электрический ток, и иногда трудно отнести вещество к тому или иному классу. Электропроводимость зависит от температуры, давления, чистоты вещества (содержание примесей), кристаллической структуры (ср., например, алмаз и графит, белое и серое олово), характера химических связей и других факторов. [c.179]

При повышении давления равновесия смещаются в сторону образования веществ, обладающих меньшим объемом, т. е. в состояние с большей плотностью, что большей частью сопровождается увеличением их твердости. Повышение давления вызывает эффекты, в некоторых отношениях обратные тем, которые наблюдаются при повышении температуры. Так, при повышении температуры увеличивается объем, а при повышении давления он уменьшается при повышении температуры возрастает энтропия, а при повышении давления обычно она уменьшается. Часто наблюдается, что переход в форму устойчивую при более высоком давлении повышает металличность и степень симметрии кристалла. В области высоких давлений часто наблюдается переход веществ в такие кристаллические формы, которые не устойчивы или даже не существуют при обычных давлениях. Так, лед при высоком давлении, начиная примерно с 2000 атм, может существовать (в зависимости от сочетания температуры и давления) в нескольких различных кристаллических формах, не существующих при обычных давлениях. Все эти формы обладают большей плотностью, чем обычный лед. Например, плотность льда VI почти в полтора раза больше плотности обычного льда. Подобно этому желтый фосфор, обладающий в обычных условиях плотностью 1,82 г/сл1 , переходит- при высоких давлениях в черный фосфор с плотностью 2,70 г/сж серое олово (а = 8п, структура алмаза, плотность 5,75 з/с ), являющееся неметаллическим веществом, переходит в белое металлическое олово (Р=8п, тетрагональная структура, плотность 7,28 г/слг ) желтый мышьяк (плотность 2,0 г/см ) переходит в металлическую модификацию с плотностью 5,73 г/б .и . При высоких давлениях алмаз ( = 3,51 г/см ) становится более устойчивой формой, чем графит ( = 2,25 г/см ), хотя при обычных давлениях эти соотношения обратны. [c.241]

Белый металл, пластичный, ковкий. Кристаллы белого олова (его называют еще бета-оловом) тетрагональные. Длина ребер элементарной кристаллической решетки — 5,82 и 3,18 А. Но при температуре ниже 13,2° С нормальное состояние олова иное. Едва достигнут этот температурный порог, в кристаллической структуре оловянного слитка начинается перестройка. Белое олово превращается в порошкообразное серое, или альфа-олово, и чем ниже температура, тем больше скорость этого превращения. Максимума она достигает при минус 39° С. [c.49]

Первая попытка сопоставления атомных размеров была сделана на основе атомных объемов. Для этого послужила кривая-атомных объемов Лотара Мейера, изображенная на рис. 3-2. принесшая ему больше славы, чем его периодическая система основанная на физических свойствах элементов. Как было сказано, атомный объем получается путем деления атомного веса элемента на плотность элемента в свободном виде, и, следовательно, он верен только в том случае, если достоверна плотность. Но плотность элемента в свободном виде зависит в большей степени от его физического состояния, кристаллической структуры, аллотропического видоизменения и температуры, при которой определена плотность. Например, плотность белого олова 7,31, а серого — 5,75. Однако, несмотря на все возможные факторы, которые могут влиять на атомный объем, удивительно, что кривая атомных объемов вполне правильно показывает периодичность свойств. [c.108]

Сравнивая серу и ее гомологи с хлором, бромом и иодом, наблюдается по ходу сверху вниз в столбце в обоих группах повышение тенденции к полимеризации и образованию сложно построенных кристаллических структур это явление еще заметнее при переходе к V группе, т. е. к фосфору и его гомологам и далее оно видно очень ярко в IV группе для кремния, германия, олова и свинца. При движении сверху вниз в этих столбцах Системы возрастает металлический характер кристаллических модификаций. [c.205]

Связь периодичности с размерами атомов и ионов известна с давнего времени. Еще Лотар Мейер представил кривую периодичности атомных объемов, показанную на рис. 3-2. Она, кстати, принесла ему большую славу, чем его периодическая таблица, построенная на основе физических свойств элементов в свободном виде. Таким образом, атомный объем, определяемый простым делением массы моля атомов (в граммах) на плотность, изменяется периодически с изменением атомного веса элементов, и это тем более удивительно, что плотность элемента в свободном виде является функцией таких факторов, как физическое состояние, аллотропия, температура и вид кристаллической структуры. Например, при расчете атомного объема олова может возникнуть вопрос, какое значение плотности [7, 31 (белая форма) или 5,75 (серая форма) ] использовать. Аналогично обстоит дело и с углеродом 3,51 (алмаз) или 2,25 (графит)]. Именно поэтому размеры атомов или ионов сейчас рассматривают в единицах их радиусов. [c.107]

Таким образом, в зависимости от характера заполнения энергетических зон кристалла электронами атомная решетка может принадлежать металлам, полуметаллам, полупроводникам или диэлектрикам. Мы видим также, что принадлежность к тому или иному классу веществ определяется не только строением атома, но и кристаллической структурой вещества. Ярким примером может служить олово, существующее в двух аллотропных модификациях серое со структурой алмаза — полупроводник и белое с тетрагональной кристаллической решеткой — металл. Точно так же воздействие внешних условий может оказать существенное влияние например неметалл фосфор при давлениях выше 40 тыс. атмосфер становится металлом. [c.138]

Как и многие другие элементы, олово имеет несколько аллотропических модификаций, несколько состояний. (Слово аллотропия переводится с греческого как другое свойство , другой поворот .) При нормальной плюсовой температуре олово выглядит так, что никто не может усомниться в принадлежности его к классу металлов. Белый металл, пластичный, ковкий. Кристаллы белого олова (его называют еще р-оловом) тетрагональные. Длина ребер элементарной кристаллической решетки — 5,82 и 3,18 ангстрема. Но при температуре ниже 13,2° С нормальное состояние олова иное. Едва достигнут этот температурный порог, в кристаллической структуре оловянного слитка начинается перестройка. Белое олово превращается в порошкообразное серое, или а-олово, и чем ниже температура, тем больше скорость этого превращения. Максимума она достигает при минус 39° С. [c.315]

Олово существует в двух полиморфных модификациях, причем низкотемпературная (a-Sn — серое олово) обладает кристаллической решеткой типа алмаза и полупроводниковыми свойствами, а высокотемпературная ( -Sn — белое олово), хотя и представляет собой металл по физическим свойствам, тем не менее кристаллизуется в малохарактерной для металлов тетрагональной структуре. С химической точки зрения олово ближе примыкает к германию, чем к свинцу, но металлический характер этого элемента выражен более ярко, чем у германия. Единственным типичным металлом в этой подгруппе является свинец. В виде простого вещества он кристаллизуется в плотноупакованной ГЦК структуре с координационным числом 12. В своих соединениях он выступает в основном в качестве катионообразователя. [c.215]

Первая попытка сопоставления атомных размеров была сделана на основе атомных объемов. Для этого послужила кривая атомных объемов Лотара Мейера, изображенная на рис. 3-2, принесшая ему больше славы, чем его периодическая система, основанная на физических свойствах элементов. Как было сказано, атомный объем получается путем деления атомного веса элемента на плотность элемента в свободном виде, и, следовательно, он верен только в том случае, если достоверна плотность. Но плотность элемента в свободном виде зависит в большей степени от его физического состояния, кристаллической структуры, аллотропического видоизменения и температуры, при которой определена плотность. Например, плотность белого олова 7,31, а серого — 5,75. Однако несмотря на все возможные факторы, которые могут влиять на атомный объем, удивительно, что кривая атомных объемов вполне правильно показывает периодичность свойств. Так как невозможно выделить отдельно атом или ион и измерить их радиус, следует полагаться на измерения, сделанные на большом количестве вещества, и допустить, что атомные модели правильны в отношении поведения атомов и ионов во всей структуре вещества. Вскоре стало ясно, что на соответствующие расчеты влияют многие факторы, в числе которых надо упомянуть характер связи (кратная ли связь или простая), степень ионного или [c.104]

Третий представитель этой подгруппы — свинец — в компактном состоянии представляет собой серебристо-серый металл с синеватым отливом. Свинец в отличие от Ge и Sn не имеет полиморфных модификаций и всегда кристаллизуется в плотноупакованной ГЦК структуре. Таким образом, сравнивая кристаллические структуры в ряду Ge—Sn—Pb, можно отметить, что общая тенденция к металлизации, отмеченная у элементов, прослеживается и в кристаллических структурах их гомоатомных соединений — от рыхлых алмазоподобных структур (Ge и a-Sn) к плотноупакованным ( -Sn и РЬ). В этом ряду олово все же ближе к германию, чем к своему [c.217]

Отметим в заключение, что материал, который существует в одной или более аллотропических модификаций, может иметь металлическое перекрытие энергетических зон в одной из возможных кристаллических структур и не иметь в другой. Примером могут служить модификации олова. Обычное белое олово — металл, а серое олово — полупроводник (см. гл. I). [c.128]

Элементарный углерод существует в двух кристаллических формах — в виде алмаза (который уже обсуждался в гл. 10) и графита. Структура алмаза с тетраэдрическими углами между связями, образуемыми гибридизованными 5р -орбиталя-ми, присуща и другим элементам IV группы. Однако можно заранее предвидеть, что по мере увеличения длины связей твердость кристаллов со структурой алмаза должна уменьшаться. В ряду элементов IV группы тетраэдрической структурой алмаза обладают углерод, кремний, германий и серое олово межатомные расстояния увеличиваются в этом ряду от 1,54 А у углерода до 2,80 А у серого олова. По этой причине прочность связей уменьшается от очень большой у алмаза до очень слабой у серого олова. Серое олово представляет собой настолько мягкое вещество, что существует в форме микрокристаллов или просто порошка. Для элементов IV группы с кристаллической структурой типа алмаза характерно наличие диэлектрических свойств (другими словами, они являются изоляторами) и других ярко выраженных неметаллических свойств. [c.398]

Олово — серебристо-белый металл, обладающий высокой ковкостью, благодаря чему можно из олова изготовлять тончайшие листы, называемые оловянной фольгой. Обычное белое олово с металлическими свойствами имеет уникальную кристаллическую структуру, показанную на рис. 151, в которой каждый атом окружен шестью ближайшими соседними атомами. Белое олово медленно изменяется при температуре ниже 18°, превращаясь в неметаллическую аллотропическую модификацию — серое олово, которое имеет структуру алмаза, где каждый атом окружен четырьмя ближайшими соседними атомами, удерживаемыми одинарными ковалентными связями. При очень низких температурах около —50° скорость такого превращения становится значительно более высокой, в результате чего оловянные металлические изделия иногда превращаются в порошок серого олова. Это явление получило название оловянной чумы . [c.458]

В зависимости от изменения внешних условий (температуры и др.) у некоторых металлов кристаллические решетки могут перестраиваться, переходить из одной формы в другую. Например, обычное серебристо-белое олово имеет сложную кристаллическую структуру, устойчивую при температуре выше 13,5° С при более низкой температуре (особенно при больших морозах) кристаллическая решетка олова перестраивается и белое олово превращается в хрупкое серое, обладающее другими физическими свойствами. Точно так же железо, цинк, никель, кобальт, молибден и вольфрам могут переходить из одной кристаллической формы в другую, подвергаться аллотропическим превращениям. [c.302]

Серое олово не нашло практического применения. Но его исследования имели большое научное значение, так как впервые продемонстрировали связь электрических свойств полупроводников с их химической природой — положением в периодической системе, кристаллической структурой и типом связи. Впервые оказалось возможным делать прогнозы в отношении электрических свойств еще неизученных веществ. Это, несомненно, имело большое значение для дальнейшего развития как химии, так и физики полупроводников. [c.80]

Летучие соединения элементов в особо чистом состоянии все шире применяются для получения чистых металлов и полупроводниковых слоев. Наиболее широким классом соединений в этом плане могут быть летучие хлориды элементов 1И—VI групп периодической системы трихлориды бора, алюминия, галлия, фосфора, мышьяка, сурьмы и висмута, тетрахлориды углерода, кремния, германия, олова, титана, циркония, гафния, ванадия и теллура, пентахлориды ниобия, тантала и молибдена, гексахлорид вольфрама, хлористые сера и селен. Эти вещества имеют молекулярную кристаллическую структуру и, как следствие этого, низкие температуры кипения и плавления. Многие из перечисленных хлоридов служат исходными продуктами для получения элементов особой чистоты — бора [1], кремния 12—4], германия [5—7], циркония и гафния [8, 9], мышьяка [10] и др. Особо чистые хлориды имеют также и самостоятельное значение [11, 12] как катализаторы некоторых химических процессов. [c.33]

Элементы IV группы Периодической системы — алмаз (С), кремний (51), германий (Ое) и серое олово (8п)—являются полупроводниками, кристаллическая структура которых типа алмаза, а связи обеспечиваются электронами. [c.405]

Эта форма имеет кубическую кристаллическую структуру (подобную структуре алмаза), плотность 5,846 г см и обладает проводимостью, характерной для полупроводников. При низких температурах белое серебристое олово, содержащее примесь серого олова, переходит в серое олово (это явление в средние века называли оловянной чумой ). Скорость перехода Р-Зп в а-Зп растет с увеличением чистоты металлического олова и с уменьшением частиц металла, достигая максимума при —48° с увеличением внешнего давления и количества примесей она уменьшается. Переход Р-Зп в а-Зп сопровождается изменением цвета, плотности, объема, твердости и механической прочности. Добавка 0,5% висмута в олово препятствует переходу Р-Зп в а-Зп. Модификация а-Зп переходит в р-Зп при переплавке, когда разрушаются зародыши серого олова. [c.402]

При низкой температуре устойчивой формой олова является серое олово. Серое олово представляет собой непохожий на металл порошок, плотность которого при 20° равна 5,75. Эта модификация имеет такую же кристаллическую структуру, как алмаз и кремний. Температура перехода белого олова в серое равна 18°. [c.531]

Свойства. Олово представляет собой серебристо-белый блестящий металл, обладающий незначительной твердостью, но большой ковкостью, так что его можно прокатать до очень тонких листов станиоль). Его удельный вес 7,28, точка плавления 231,8°. В значительной мере оно улетучивается уже при 1200°, хотя точка кипения его лежит только при 2362°. Из расплава олово затвердевает обычно в виде тетрагональных кристаллитов. Кристаллическая структура Sn отчетливо проявляется, если его шлиф протравить соляной кислотой (муаровое олово). Хрустящий звук, появляющийся при сгибании оловянной палочки ( оловянный крик ), обусловлен трением кристаллитов друг о друга. Выше 161° олово превращается в другую, ромбическую, модификацию. В этой форме оно очень хрупко, так что его можно истолочь в порошок (лучше всего при температуре примерно 200°), а при падении с небольшой высоты оно разбивается на мелкие куски. На этом основано приготовление так называемого зерненого олова. Третья модификация — порошкообразное серое олово (уд. вес при 18° 5,75) — стабильна ниже 13,2°. Превращение в эту модификацию и обратный процесс происходят обычно с бесконечно малой скоростью. При переходе олова в серую модификацию оловянные предметы полностью разрушаются. В местах, пораженных превращением, они рассыпаются в порошок ( оловянная чума ). [c.511]

В периодической системе нет резкой границы между элементами с металлической структурой и элементами с ковалентной каркасной структурой (рис. 14-8). Это видно из того, что кристаллы некоторых элементов обладают свойствами, промежуточными между проводниками и изоляторами. Кремний, германий и а-модификация олова (серое олово) обладают кристаллической структурой алмаза. Однако межзонная щель между заполненной и свободной зонами в этих кристаллах намного меньше, чем для углерода. Так, ширина щели для кремния составляет всего 105 кДж моль (Как мы уже знаем, для углерода она равна 502 кДж моль .) Для германия ширина межзонной щели еще меньше, 59кДж моль а для серого олова она лишь 7,5 кДж моль Ч Металлоиды кремний и германий называются полупроводниками. [c.631]

В ряду Ое—8п—РЬ отчетливо усиливаются металлические свойства простых веществ. Германий—серое металлоподобное вещество. Хотя германий внещне похож на металл, он имеет алмазоподобную структуру. Олово в обычных условиях существует в виде (3-модификации (белое олово). Это серебристо-белый металл, имеющий кристаллическую решетку с искаженно октаэдрической координацией атомов. При охлаждении ниже температуры 13,2 °С белое олово переходит в а-модификацию (серое олово) с алмазоподобной структурой. Этот переход сопровождается увеличением удельного объема (на 25,6%), в связи с чем олово рассыпается в порошок. Свинец — темно-серый металл с типичной для металлов структурой гранецентрированного куба (к.ч. = ]2). [c.188]

И сам углерод, и его аналоги могут существовать в нескольких аллотропических модификациях. Если для типичных неметаллов, например кислорода и серы, явление аллотропии связано с возможностью образования молекул различного состава, то в простых телах кристаллической структуры, например у у1 лерода, олова, кремния, аллотропия связана с возможностью построения кристаллических решеток различного типа. Так, в кристаллической структуре алмаза каждый атом углерода связан четырьмя связями с другими атомами таким образом, что все углы между связями равны 109,5°. Модель кристаллической решетки алмаза можно получить, если поместить атом углерода в центр тетраэдра на пересечении его высот и соединить его с четырьмя Е ершинами тетраэдра, поместив в них еще четыре атома углерода рассматривая каждый из этих атомов как центр нового тетраэдра, можно таким путем воспроизвести всю решетку. [c.95]

В зависимости от внешних условий (температура, давление) некоторые вещества способны существовать в нескольких состояниях с различной кристаллической структурой, называемых полиморфными модификациями. Так, графит и алмаз — полиморфные модификации углерода, серое и белое олово — модификации металлического олова, арагонит и кальцит — полиморфные модификации карбоната кальция СаСОз. [c.163]

Олово и его соединения. Олово — один из не многих металлов, известных человеку еще с доисториче ских времен. В свободном виде олово существует в тре аллотропических модификациях (аналогия с углеродом) Кроме обыкновенного белого олова — -форма — с плот ностью 7300 кг/м известно серое олово с плотностьк 5750 кг/м , называемое а-формой. Серое олово устой чиво при температурах ниже 13,2 °С, а белое — при тем пературах выше 13,2 °С. При низкнх температурах изме няется кристаллическая структура олова. При перекри сталлизации на морозе олово изменяется в объем [c.454]

Двуокись олова [окись олова(1У)] Sn02 встречается в природе в виде тетрагонально кристаллизующегося оловянного камня (касситерита). Но, кроме того, Sn02 может также существовать в ромбической и гексагональной модификациях. Следовательно, она является триморф-ной. Нагреванием ее гидратов или оксалата олова получают аморфную двуокись олова в виде порошка, кристаллическая структура которого не установлена. Чистая двуокись олова имеет белый цвет. Она сублимируется выше 1800°, не плавясь, в воде нерастворима. Кислоты и растворы щелочей на нее почти не действуют. Однако ее легко удается перевести в растворимое состояние сплавлением с гидроокисью щелочного металла или со смесью соды с серой. В первом случае она переходит в стан-Ham IV), в последнем — в тиостаннат 1У) [c.577]

Нет спора, германий, кремний и вообще все простые полупроводниковые вещества обладают очень ценными свойствами. И все же они не всегда удовлетворяют разнообразным требованиям современной техники. В поисках материалов с более выгодными характеристиками обнаружено, что химические соединения элементов, равноотстоящих от середины периодической системы, по своей кристаллической структуре и типу химической связи близки к элементам IV группы. На этом основании был сделан прогноз они могут оказаться полупроводниками. И действительно, к началу 50-х годов советские ученые (Н. А. Горюнова с сотрудниками) и Велькер (ФРГ) почти одновременно установили, что антимонид индия является полупроводником, близким по свойствам к германию и серому олову. [c.186]

Углерод, кремний, германий и серое олово обладают тетрагональными ковалентными решетками типа алмаза вследствие коллективизации четырех внешних валентных электронов (двух s- и двух р-электронов) и образования четырех пар спиново-связанных электронов, ориентированных под тетраэдрическими углами. Прочность связи, как показывает табл. 25, сильно убывает в ряду С—Si—Ge—Sn в связи с увеличением межатомных расстояний или длины направленных связей, о чем можно судить по убыванию их термодинамических характеристик (температуры плавления, теплоты сублимации и механических характеристик жесткости и прочности — модуля нормальной упругости и твердости). Из табл. 25 видно также, что кристаллические структуры изоэлектронных соединений А В вследствие дополнительной ионной связи прочнее, чем структуры элементов IV группы. Так, температуры плавления соединений InSb, GaAs, AIP соответственно выше температур плавления олова, германия и кремния. Микротвердость соединений InSb и BN превышает соответственно микротвердость олова и алмаза. Карбид кремния также отличается высокой прочностью. [c.171]