Структура алмаза металлов

При обычной температуре элементарный углерод весьма инертен. При высоких же температурах он непосредственно взаимодействует с многими металлами и неметаллами. Углерод проявляет восстановительные свойства, что широко используется в металлургии. Окислительные свойства углерода выражены слабо. Вследствие различия в структуре алмаз, графит и карбин по-разному ведут себя в химических реакциях. Для графита характерны реакции образования кристаллических соединений, в которых макромолекулярные слои Сг , играют роль самостоятельных радикалов. [c.394]

В. Ф. Киселев (1961 г.) получил надежные опытные доказательства и дал теоретическое обоснование строгого подчинения процесса хемосорбции закономерности стехиометрии. Совместно с сотрудниками им было установлено, что величины и теплоты сорбции на графите обусловлены количеством и характером межатомных связей, возникающих между атомами сорбата и атомами поверхности сорбента. Он отмечает, что хемосорбция на атомарно чистой поверхности приводит к насыщению разорванных на поверхности химических связей. Происходит восстановление нормальной гибридизации орбиталей поверхностных атомов благодаря их связи с хемосорбированными атомами. Исследование поверхности полупроводников со структурой алмаза, а именно монокристаллов германия и кремния методом дифракции медленных электронов, показало, что при сорбции на них кислорода, иода, брома, воды и атомов некоторых металлов действительно восстанавливается порядок в расположении атомов на поверхности, что и позволяет восстанавливать нормальную гибридизацию. [c.199]

Во всех перечисленных случаях между соседними атомами существуют локализованные гомеополярные связи. Поэтому максимальное количество соседей у одного атома равно числу его валентных электронов (см. структуру алмаза). Если число валентных электронов меньше четырех, они не способны к образованию локализованных связей. Стремление к проявлению. высоких координационных чисел характерно для структур металлов. Как видно из табл. В.ЗЗ, граница между металлами с высокими координационными числами и полуметаллами с низкими координационными числами проходит через клетку олово . На примере двух его форм ( серого и белого ) мож-1Н0 проследить переход от неметаллических к металлическим структурам. В то время как серое олово кристаллизуется в решетке алмаза (к.ч. = 4), структуру белой модификации можно рассматривать как тетрагонально искаженную алмазную к. ч. возрастает до 6 (приближается к металлическому состоянию ). С дрз гой стороны, 5р -гибридизация, свойственная структуре серого олова, сохраняется даже при значительной деформации (тенденция к проявлению направленных связей, свойственная структурам неметаллов). Результаты ряда исследований влияния температуры на структуру полуметаллов позволяют наметить следующую картину [c.578]

Необходимо отметить особую группу простых веществ. Они построены непосредственно из атомов, химически связанных между собой. Число связанных атомов в такой структуре может быть различным, но химические свойства от этого не изменяются. В таких веществах невозможно выделить отдельные молеку лы. Поэтому говорят, что они не имеют молекулярной структуры. Среди твердых при нормальных условиях (Т=273°К, Р=101,3 кПа) простых веществ таких большинство. Не имеют молекулярной структуры все металлы, кремний, алмаз, графит и многие другие (о которых будет сказано ниже). Об этом мы поговорим в соответствующих разделах. [c.18]

Олово — серебристо-белый металл, обладающий высокой ковкостью, благодаря чему из олова можно изготовлять тончайшие листы, называемые оловянной фольгой. Обычное белое олово, обладающее металлическими свойствами, претерпевает медленное изменение при температурах ниже 18 °С и превращается в неметаллическую аллотропную модификацию — серое олово, имеющее структуру алмаза. (Физические свойства, приведенные в табл. 18.5, относятся к белому олову.) При очень низких температурах, около —40 °С, скорость такого превращения становится значитель- [c.569]

У алмаза электроны атомов углерода заполняют валентную зону. Перевод электронов в зону проводимости требует высоких энергий — ширина запрещенной зоны составляет А = 5,7 эВ, поэтому алмаз —диэлектрик (хотя по ряду других свойств его относят к полупроводникам). Кремний имеет структуру алмаза, и у него также заполнена валентная зона, но вследствие энергетической близости зоны проводимости и валентной зоны (Д =1,1 эВ) кремний проявляет свойства полупроводника. У графита валентная зона, содержащая 2р-негибридные электроны, и зона проводимости перекрываются, и эта модификация углерода, не являясь металлом, хорошо проводит электрический ток. [c.183]

В отличие от трехмерной структуры алмаза структура другой модификации углерода — графита — двухмерная слоистая. Атомы углерода (в 5р -состоянии) внутри каждого слоя связаны между собой очень прочно ковалентными связями, но между соседними слоями взаимодействия более слабые. Этим объясняются мягкость графита и его смазывающие свойства. Четвертый валентный электрон углерода не локализован, поэтому графит, как и металлы, обладает электрической проводимостью. [c.35]

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]

При повышении температуры а-олово, представляющее собой полупроводник со структурой алмаза, переходит в металлическое белое олово, обладающее объемноцентрированной тетрагональной структурой. Сложные кубические структуры а- и Р-марганца, сложные структуры а- и Р-урана и нептуния, а-, р- и -плутония, имеющие отчетливо выраженные локализованные химические связи между атомами, переходят в ОЦК структуру, типичную для металлов причем у марганца и плутония этому переходу предшествует превращение в гранецентрированную кубическую (ГЦК) модификацию. У большинства полиморфных металлов низкотемпературная а-модификация имеет плотную [c.173]

Медь, цинк и галлий— металлы, свойства которых соответствуют указанным значениям валентности. Германий же при обычном давлении— металлоид со структурой алмаза и валентностью 4. При высоком давлении он переходит в другую форму со значительно более высокими электропроводностью и плотностью, соответствующими структуре белого олова и валентности 2,56. [c.497]

Олово — серебристо-белый металл, обладающий высокой ковкостью, благодаря чему из олова можно изготовлять тонкие листы, называемые оловянной фольгой. Обычное белое олово, обладающее металлическими свойствами, претерпевает медленное изменение при температурах ниже 18 °С и превращается в неметаллическую аллотропную модификацию — серое олово, имеющее структуру алмаза. (Физические свойства, приведенные в табл. 18.3, относятся к белому олову.) При очень низких температурах, около —40 °С, скорость такого превращения становится значительной, в результате чего оловянные металлические изделия иногда превращаются в порошок серого олова. Это явление получило название оловянной чумы- . [c.539]

В качестве критерия эффективности структурирующего промотора поэтому следует принять степень приближения реальной структуры окисла к структуре алмаза. Такое приближение согласно рассмотренной выше схеме возможно, если атом металла в окисле характеризуется следующей совокупностью свойств [c.51]

Сначала целесообразно рассмотреть идеальные плоские грани, образующиеся при делении кристалла вдоль определенной плоскости. Поскольку в простейшей модели молекулярной структуры кристалла атомы имеют вид шаров, структуру идеальной поверхности можно представить как ряд окружностей. Имеется подробный атлас моделей наиболее важных идеальных граней вплоть до восьмого порядка для о. ц. к., г. ц. к. и г. п. у. кристаллических структур (а также для структур алмаза и поваренной соли) [9]. В о. ц. к. и г. ц. к. кристаллах структура поверхностной грани однозначно определяется индексами [hkl) плоскости, вдоль которой делят кристалл. Однако для структур г. п. у., алмаза и поваренной соли это не обязательно. Так, например, хотя в г. п. у. структуре металлов (и структуре алмаза) все атомы химически идентичны, их можно в зависимости от окружения разбить на две группы для каждой плоскости hkl) г. п. у. металла, если сумма 2h+Ak + dl) не кратна шести, образуются две разные грани. [c.111]

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]

Атомные кристаллы, являющиеся простыми веществами, имеют структуру алмаза (рис. 51, а) и известны для всех элементов подгруппы углерода, за исключением свинца, который, проявляя свойства металла, образует металлические кристаллы с гранецентрированной кубической решеткой. [c.144]

Элементы 51, Ое и 5п в периодической системе расположены ниже углерода. Они имеют одинаковые электронные структуры и один и тот же тип связи в кристаллах. Все три элемента образуют кристаллы с структурой алмаза, хотя у олова есть еще две, более сложные кристаллические формы, характерные для металлов. Однако ни один из этих элементов не образует слоевой структуры графита. Эта особенность углерода, несомненно, объясняется особой прочностью я-связей у элементов второго периода периодической системы. На рис. 7.4 были приведены данные об отношении энергии связи к порядку связи для кратных связей С—С и N—N. которые, по-видимому, и объясняют устойчивость графита. [c.263]

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]

Германий получают восстановлением окиси германия(1У) водородом при нагревании. Он образует твердые и хрупкие серебристые кубические кристаллы, по внешнему виду напоминающие металл. Его плотность равна 5,35 (другие свойства см. на стр. 460). Структура германия аналогична структурам алмаза и кремния (расстояние Ge — Ge равно 2,40 А). [c.528]

Олово может существовать в двух формах, одна из которых обладает свойствами полупроводника, другая — металла с хорошей проводимостью. Низкотемпературная форма олова, известная как серое олово, имеет структуру алмаза. Четыре ближайших соседа каждого атома удалены от него на 2,80 А, плотность этой формы равна 5,77 г/сж . Уже отмечалось, что усиление металлических свойств элементов IV груп- [c.140]

Правило октета позволяет определить размещение элементарных полупроводников и компонентов полупроводниковых соединений в Периодической системе. В самом деле, насыщенные ковалентные связи могут существовать в кристаллах Si, Ge, a-Sn, Р, As, Sb, S, Se, Те, I2, которые расположены компактной группой на границе между типичными металлами и неметаллами. В химическом отношении, следовательно, элементарные полупроводники, как правило, обладают амфотерными свойствами. Наиболее ярко выражены полупроводниковые свойства у элементов IV группы, кристаллизующихся в структуре алмаза с тетраэдрической ориентацией атомов. Полупроводниковые свойства характерны и для бинарных соединений, составные элементы которых равноотстоят от элементов IV группы (AiiiB ",AiiB "i, АШ " ). Сумма номеров групп, в которых находятся компоненты этих соединений, равна восьми, что соответствует общему количеству валентных электронов на формальную единицу. По этому признаку формируются так называемые изо-электронные ряды кремния, германия и серого олова [c.319]

Олово, элемент с атомным номером 50, имеет 14 электронов сверх заполненной оболочки криптона и девять устойчивых орбиталей (4d, 5s, Ър). Пять 4 /-орбиталей, отличающихся большей устойчивостью по сравнению с 5s- и 5р-орбиталями, заняты пятью неподеленными парами электронов. Остальные четыре электрона могут порознь занимать четыре тетраэдрические 555р -орбитали, и они могут быть использованы для образования четырех связей, имеющих направление из центра тетраэдра к его вершинам. Установлено, что серое олово (одна из двух аллотропических форм этого элемента) имеет структуру алмаза. Атомы олова в сером олове четырехвалентны, как и атомы углерода в алмазе. Они не имеют металлической орбитали, и серое олово не металл, а металлоид. [c.496]

Подобно атомным объемам периодический характер имеет и изменение атомных радиусов (см. табл. 5 гл. I), а также в значительной мере и тип кристаллической решетки элемента в твердом состоянии. Б гл. XIII показано, что все щелочные металлы обладают объемпоцентрированной кубической решеткой, а элементы подгруппы 1В образуют гранецентрированные кубы. Элементы нулевой группы, возможно, за исключением гелия, обладают гранецентрированными решетками, а элементы четвертой группы, за исключением свинца, дают кристаллы со структурой алмаза. Точность определения атомных констант позволяет особенно убедительно подтвердить химическое расположение элементов в периодической системе. Закономерное изменение свойств наблюдается даже в таких деталях, как дублетное расщепление в атом-ных спектрах, что видно, например, из следующих данных [c.193]

Наибольшая прочность связей в окисле металла достигается прн образовании алмазоподобной молекулярной его структуры. В связи с этим в качестве критерия эффективности вещества можно принять степень приближения реальной структуры к идеальной структуре алмаза. Согласно результатам нашего анализа такое приближение возможно, если атом металла в окисле характеризуется следующей совокупностью свойств 1) присутствием определенного количества электронов, достаточного в сочетании с неподеленной парой электронов атома кислорода для возникновения хр -гибриди-зации электронов при отсутствии затруднений для s -> р-перехода [c.101]

В группе 1УБ происходит переход от преимущественно ко-валептно 4-координированнон структуры алмаза, Ое и серого 5п(1У) к структуре белого олова 5п(П) и далее к РЬ с илотноупакованной структурой, характерной для многих металлов. V группа начинается с нормальной молекулярной структуры N2 и белого Р(Р4), но фосфор, помимо этого, кристаллизуется в глубоко окрашенных черной н красной модификациях, имеющих слоистые структуры, в которых Р 3-коордниирован (структура красного фосфора единственная в своем роде и необъяснимо сложная). За ними следуют Аз, ЯЬ и В со структурами, которые можно представить либо как простые кубические структуры, искаженные с образованием (3-f3)-координации, либо как слоистые структуры, в которых происходит последовательное уменьшение различия между двумя наборами ближайших соседних атомов по мере усиления металлического характера элементов [c.339]

С самого начала развития структурной химии значительный интерес привлекало обсуждение длин связей в терминах радиусов, приписываемых элементам. Стало привычным использовать три набора радиусов, разных для металлических, ионных п ковалентных кристаллов. Расстояния между несвязанными атомами сопоставлялись с суммами вандерваальсовых радиусов , которые принимались близкими к ионным радиусам. Самые первые ковалентные радиусы для неметаллов были приняты равными половине расстояний М — М в молекулах и кристаллах, в которых атом М образует 8—N связей (где N — номер группы периодической системы), т. е. они брались из таких молекул, как р2, НО—ОН, H2N—NH2, Р4, Sa и из кристаллов элементов IV группы со структурой алмаза. Это включает Н и 16 элементов периодической системы, лежащих в блоке С— —Sn—F—I. Первоисточник для вычисления ковалентных радиусов металлов был совершенно другим из-за отсутствия данных для молекул, содержащих связи М—М. Тетраэдрические радиусы были выведены нз длин связей М—X в соединениях МХ со структурами типа ZnS, октаэдрические радиусы — пз данных для кристаллов со структурами типа пирита и родственных с ним структур в предположении аддитивности радпу- [c.343]

Фазы Цинтля. Сплавы, характерные для легко образующих катионы щелочных или щелочноземельных металлов с элементами подгрупп IIIB—VB, обнаруживают свойства, промежуточные между свойствами ионных кристаллов и металлов. При этом наиболее интересно то, что элемент подгрупп IIIB — VB, принявший электрон, становится анионом и приобретает электронную структуру элемента, имеющего именно такое число электронов (обычно элементы, промежуточные между металлами и неметаллами). Примером могут служить сплавы, имеющие структуру алмаза (А4) или слоистую структуру графита, в которые в качестве второго компонента входят атомы элементов подгруппы IIIB с формальным зарядом —1, и структуру [c.260]

Атомные кристаллы сравнительно немногочисленны обычно ими являются соединения некоторых металлов с неметаллами, причем и те и другие принадлежат к средним группам периодической системы. Другим примером может служить карборунд З С он имеет структуру алмаза, но в нем каждый атом углерода окружен тетраэдрически четырьмя атомами кремния, и обратно. Такую же структуру имеет открытая недавно форма нитрида бора ВН — боразан эта структура называется структурой сульфида цинка 2п5. ВМ изоэлектронен с алмазом (см. стр. 115), но образование четырех ковалентных связей, очевидно, приводит к появлению на каждом атоме бора формального отрицательного заряда, а на каждом атоме азота — формального положительного заряда. В 2п5 это разделение зарядов проходит еще дальше, хотя 2пЗ отнюдь не является ионным кристаллом (см. обсуждение на стр. 248). В разных формах кремнекислоты также имеется тетраэдрическое расположение атомов кремния [c.242]

В других структурах можно выделить цепи, образованные атомами (например, в гексагональном селене), или слои (ромбоэдрический мышьяк). Такие структуры соответственно называют цепочечными или слоистыми. Наконец, существуют структуры, в которых атомы связаны в трсхглерный каркас, такой, что в нем не существует ни атомных групп (молекул), ни цепей или слоев. Такие структуры называются координационными структурами. Примерами координационных структур является структура алмаза, каменной соли или кубические плотнейшие упаковки атомов, характерные для ряда металлов. [c.90]

Образование пластических кристаллов характерно для многих органических и неорганических соединений, таких, как метан, тетрафтор-, тетрахлор- и тетрабромметан, гексафтор- и гексахлор-этан, пентаэритритол, перфторциклобутан, тетрагидрофуран, производные бициклогептана, гексафториды переходных металлов и др. На рис. 61 представлены результаты измерения истинной теплоемкости в интервале 5—350° К для одного из веществ, образующих пластические кристаллы, — адамантана. Адаман-тан С10Н16 является полициклическим углеводородом его молекула имеет структуру, подобную структуре алмаза и по форме близка к сфере. На рис. 61 отчетливо видна аномалия в ходе кривой Ср—Т адамантана, связанная с переходом последнего в фазу пластических кристаллов. Этот переход, происходящий при 208,6° К, сопровождается значительным изменением энтропии А5 = 3,87 кал моль-град [24]. [c.251]

В которых имеются отрицательные ионы, образующие две ковалентные связи с помощью гибридных р-орбиталей. Эти структуры вносят заметный вклад, только если существуют пригодные для гибридизации незанятые орбитали с подходящей энергией. Если эти орбитали существуют, возникает большое число таких структур, и связи становятся соответственно прочнее. Например, в натрии энергия обычно не занятых в изолированных атомах Зр-орбиталей незначительно превышает энергию 3 -орбитали, на которой находится валентный электрон. Когда атомы сближаются на такое же расстояние, как в металле, могут образоваться гибридные орбитали. В то же время С не является металлом, так как в структуре алмаза 4 тетраэдрически расположенные р -орбитали двукратно заняты, а энергии 3 - и Зр-орбиталей слишком велики, что,-бы они годились для образования новых гибридных орбиталей. [c.137]

Алтманн, Коулсон и Юм-Розери описывали структуры металлов с помощью направленных гибридных орбиталей. Аналогично тому, как структуру алмаза описывают с помощью тетраэдрических гиб- [c.137]

Элементарный германии имеет структуру алмаза (рис. Х-6) с ядерным расстоянием d(GeGe) =2,45 А. Он довольно хорошо пропускает инфракрасные лучи (с длинами волн 2—16 мк). Энергия связи Ge—Ge в металле равна 45 ккал/моль. Выше 550 °С германий становится пластичным и поддается механической обработке. Плавление его сопровождается увеличением плотности (примерно на 5%) и электропроводности (примерно в 15 раз). Как н у висмута (рис. 1Х-43), по мере иовышення давления температура плавления германия последовательно снижается и при 180 тыс. ог становится равной 347 °С. [c.133]

Подобная же резкая специфичность граней была найдена Фёльтером и Кёрдель-Крюгер 6] при исследованиях на монокристаллах германия поэтому здесь и упоминаются эти данные, хотя германий, собственно, не является металлом. На рис. 2 показаны полученные в цитированной работе результаты изучения дегидрирования бутапола-2 на германии. Грань (100) кристаллической решетки германия (характеризующаяся структурой алмаза) отличается особенно высокой активностью, примерно на порядок превышающей активность граней (111) и (110). Значения Е также сильно различаются. [c.20]