Ионы деформация в кристаллах

И в отсутствие особой электрической оси электрическое поле все же вызывает смещение 0 и 0 зарядов и (поскольку эти заряды связаны с ионами) деформацию кристалла (рис. У.2). Таким образом воз- [c.418]

Молекулярный кристалл строится из молекул. Он легко отличается от ионно-атомного кристалла с геометрической точки зрения. По крайней мере одно из внутримолекулярных расстояний некоторого атома в молекуле значительно меньше, чем его расстояния до соседних молекул. Каждой молекуле в молекулярном кристалле может быть приписано четко обозначенное пространство. Если говорить о взаимодействиях, то внутри молекулы они сильнее, а между молекулами слабее. Конечно, даже среди внутримолекулярных взаимодействий имеется большой разброс по энергиям. Так, например, растяжение связи требует более высокой энергии, чем угловая деформация, и самыми слабыми являются взаимодействия, определяющие конформационное поведение молекулы. В то же время существуют также различия между межмолекулярными взаимодействиями. Например, энергии межмолекулярных водородных связей равны или больше разности конформацион-ных энергий. Таким образом, в интервалах энергии внутри- и межмолекулярных взаимодействий может быть некоторое перекрывание. [c.455]

В атомных кристаллах с прочными направленными ковалентными связями любое смещение атомов связано с разрывом связей, т. е. фактически с разрушением кристалла. Деформация ионного кристалла приводит к существенному изменению электростатического взаимодействия ближайших ионов, и в местах деформации кристалл разрушается. [c.90]

Эти представления советских физиков о дефектах кристаллической структуры реальных кристаллов оказались весьма плодотворными при теоретическом анализе разнообразных явлений и свойств твердых тел и были затем развиты в работах зарубежных исследователей — Шоттки [92], Вагнера [93], Мотта [14], Зейтца [13],Иоста [94] и других. Современная теория ионной проводимости кристаллов основана на идее существования дефектов в виде пустых анионных и катионных узлов. Возрастание ионной проводимости под действием пластической деформации кристалла объясняется увеличением концентрации именно таких дефектов [95]. [c.38]

Коэффициенты самодиффузии в ионных кристаллах зависят от наличия в них примесей. Так, например, значение коэффициентов диффузии ионов серебра в кристаллах бромида этого металла растет пропорционально содержанию в нем примеси двухвалентных ионов кадмия, кальция или свинца. На величины коэффициентов диффузии в области сравнительно низких температур влияет также пластическая деформация кристалла. [c.735]

Деформация ионов в кристаллах. [c.308]

Простейший вид деформации дипольный, в решетке данного типа ие играет роли, так как дипольные моменты электронных оболочек возникают только при неоднородной деформации кристалла п пропорциональны производным по координатам от е р. Была рассмотрена модель ионов, деформируемых подобно кристаллу. Тогда в формулу, определяющую флв, [c.192]

Кондуктометрические опыты с отжигом пластически деформированных образцов под нагрузкой позволяют оценить энергию активации процесса выползания дислокаций из нарушенного при пластической деформации кристалла. Для случая бромида серебра Джонстон [13] получил значение энергии активации этого процесса в 26 300 кал/моль. Он указывает, что это значение должно соответствовать энергии активации ироцесса самодиффузии относительно мало подвижной анионной части решетки, т. е. ионов брома. А. Н. Мурин, Г. Н. Казакова и Б. Г. Лурье [14] определили эту энергию активации непосредственно методом радиоактивных индикаторов и получили значение в 24 000 кал/моль, что согласуется с расчетами Джонстона, выполненными на основе теории Мотта [15]. [c.325]

Такие свойства твердых тел, как плавление, возгонка, растворение, хрупкость, прочность на разрыв, упругие деформации и другие, зависят от прочности кристаллической решетки. Если в узлах решетки расположены молекулы или атомы, то прямую характеристику связи частиц в кристалле дает теплота сублимации. Если в узлах решетки находятся ионы, то энергия такой решетки, в соответствии с законом Гесса, будет больше теплоты сублимации на величину энергин, которую надо затратить, чтобы вызвать диссоциацию газообразных молекул на ионы. Задача теоретического вычисления энергии ионных кристаллических решеток была удовлетворительно решена Борном в 1918 г. и А. Ф. Капустинским в 1933 г. [c.81]

Примером вещества с атомной решеткой является алмаз. Его кристаллическая решетка состоит из атомов углерода, каждый из которых связан ковалентными связями с четырьмя соседними атомами, размещающимися вокруг него в вершинах правильной трехгранной пирамиды — тетраэдра. Поскольку ковалентная связь образуется в результате перекрывания орбиталей соединяющихся атомов, которые имеют вполне определенную форму и ориентацию в пространстве, то ковалентная связь является строго направленной (в отличие от ионной связи). Этим, а также высокой прочностью ковалентной связи объясняется тот факт, что кристаллы, образованные атомами, имеют высокую твердость и совершенно непластичны, так как любая деформация вызывает разрушение ковалентной связи (например, у алмаза). Учитывая, что любые изменения, связанные с разрушением ковалентной связи в кристаллах (плавление, испарение), совершаются с большой затратой энергии, можно ожидать, что у таких кристаллов температуры плавления и кипения высоки, а летучесть очень мала (например, у алмаза температура плавления составляет 3500 °С, а температура кипения —4200 °С). [c.42]

Под действием электрического поля, создаваемого ионами (находящимися в водном растворе или в поверхностом слое кристаллов твердого тела, с которым соприкасается вода), происходят те или другие деформации молекул. Такие воздействия вследствие теплового движения частиц не сохраняются постоянными во времени, но меняются по интенсивности и по знаку. [c.7]

Исходя из этих положений, решетку любого ионного кристалла можно представить в виде модели из симметрично распределенных шариков (ионов), силы притяжения и отталкивания между которыми уравновешены. Всякое внешнее усилие деформирует решетку и, если не превзойден предел упругости, твердое тело возвращается к прежней форме и объему. Если деформация слишком велика, то решетка разрушается, так как силы притяжения оказываются недостаточными для того, чтобы восстановить первоначальное положение частиц в теле. Таким образом, прочность тела зависит от прочности решетки. Твердое тело легче деформируется, если отдельные участки его разделены прослойками, включениями, трещинами и т. д. [c.52]

Данное определение химических превращений, т. е. химических реакций как превращений, связанных с образованием и (или) разрывом химических связей, как всякое определение реального явления бесконечно сложного мира, несовершенно, неполно. Например, при разбиении атомного или ионного кристалла на более мелкие изменение (разрыв ) химических связей происходит, однако это явление химическим обычно не считается. То же относится к деформации металлического кристалла, возгонке атомного кристалла и т. д. Чтобы все-таки выделить предмет химического исследования, необходимо указать, что химическое изменение сопровождается появлением новых химических индивидов 2. [c.6]

Допустим, что свободный электрон возникает в ионном кристалле. Поскольку окружающие его атомы ионизованы, заряд электрона вызывает поляризацию своего непосредственного окружения, т. е. вызывает относительное смещение положительных и отрицательных ионов в решетке, ее локальную деформацию. [c.77]

Приложим к кристаллу электромагнитное поле. Электрон начнет двигаться, и поле деформации будет перемещаться вместе с ним. Локальную деформацию можно представить [3] как виртуальное испускание и поглощение оптических фононов. Такое представление позволяет говорить, что движущийся электрон сопровождается облаком фононов, которое существенно изменяет его массу. Следовательно, движущийся электрон в ионном кристалле—локализованная квазичастица ее называют поляроном. [c.77]

ДЛЯ галогенидов щелочных металлов. Отметим, что энергия решетки возрастает по мере уменьшения размеров катиона или аниона. Например, она систематически возрастает в рядах Lil, LiBr, Li l, LiF или sF, RbF, KF, NaF, LiF. В первом из этих рядов происходит последовательное уменьшение размеров галогенид-иона (при постоянном ионном заряде), а во втором ряду — уменьшение размеров иона щелочного металла. Наблюдаемые изменения энергии решетки на самом деле обусловливаются не только электростатическим притяжением ионов, которое характеризуется ионным потенциалом. Определенную роль играют и такие факторы, как изменение сил отталкивания между ионами с зарядами одного знака, а также степень деформации ионов под действием окружающего их электрического поля. Оба эти фактора в свою очередь в какой-то мере зависят от взаимного расположения ионов в кристалле и от их ионного потенциала (подробнее об этом см. гл. 10). Данные факторы проявляются не столь заметно при сопоставлении энергий решетки различных галогенидов щелочных металлов, но приобретают важное значение при сравнении свойств веществ, состоящих из ионов с более высоким ионным потенциалом или имеющих не такое электронное строение, как у атомов благородных газов. В рассматриваемом случае налицо преобладающая роль ионного потенциала. [c.131]

Ионные кристаллы содержат в узлах решетки положительные и отрицательные ионы (см. раздел 6.5.2). Здесь, как и в атомных решетках, нельзя выделись отдельных молекул. Химическая формула здесь выражает лишь соотношение между ионами в кристалле, т, е. для кристаллического хлорида натрия с одинаковым успехом можно записать Na l, Nag lg или Na l . Ионная связь не направлена, поэтому ионы в ионных кристаллах обычно имеют высокие координационные числа (6 или 8). Чаще всего ионы кристаллизуются в кубической сингонии. Прочность решеток высокая, для них характерны умеренные (до 1000 °С) температуры плавления, высокая твердость и хрупкость. Отсутствие пластичности в данном случае связано с большими напряжениями, возникающими в решетке при деформации ввиду нарушения электростатического равновесия сил. Твердость и тугоплавкость кристаллов уменьшается с увеличением размеров ионов из-за ослабления сил кулоновского притяже- [c.292]

Уравнение (24) основано на поляризационных представлениях. Более строгие теоретические подходы [141, 142], также основанные на представлениях о деформации ионов в кристаллах, в некоторых случаях, например для щелочных галогенидов, дали значения е, близкие к экспериментальным. Однако точный теоретический расчет е, как указывает Сыркин [120], — дело далекого будущего. Из-за отсутствия как теоретически обоснованных, так и экспериментальных величин е метод эффективных зарядов еще не может вытеснить метод элентроотрицательностей. [c.41]

В ионном кристалле особыми электрическими свойствами обладают не только вакансии, но и примеси, в частности, заряженные примеси замещения. Их роль чаще всего играют двухвалентные ионы металлов, замещающие катионы кристаллической решетки Такой точечный дефект, естественно, также обладает избыточной кулоновской энергией, а потому ему выгодно объединиться с отрицательно заряженной катионной вакансией. Нетрудно понять, что по своим электрическим свойствам пара примесь-вакансия мало отличается от рассмотренной выше бивакансии. Однако локальная деформация кристалла, а также возможные ориентации диполя в кристаллической решетке иные, чем у бивакансии. Последнее следует хотя бы из того обстоятельства, что оба дефекта (заряженная примесь и вакансия) располагаются в одной и той же ионной подрешетке. [c.181]

Совсем другая картина имеет место в случае образования кристаллов, обладающих поверхностями с сильно развитыми адсорбционными свойствами. Независимо от возможности образования смешанных кристаллов наблюдается сильная склонность к адсорбции ионов, которая особенно заметна при малой растворимости или незначительной диссоциации продуктов адсорбции адсорбция зависит от заряда поверхности, полярности решетки, относительной величины ионов, деформации ионов, абсолютной величины поверхности, температуры и времени . Еще менее ясны соотношения, если малые количества элемента — в большинстве случаев вследствие гидролитического расщепления — присутствуют в коллоидной форме в этом случае адсорбция происходит на любой подходящей поверхности. Путем осаждения осадка часто удается отделить коллоиднорастворенные составные части, которые иначе можно устранить только ультрафильтрованием или диализом всего раствора. [c.257]

Взаимодействие внешнего поля с дипольными моментами пьезоэлектрических кристаллов приводит к перемещению ионов в них, т. е. к деформации. Явление деформации кристаллов под деГствием электрического поля называется обратным пьезоэлектрическим эффектом. [c.131]

Точечные дефекты. Нейтральные и заряженные атомные дефекты. Наиболее вероятными точечными дефектами, возникающими под воздействием тепловых флуктуаций, являются нейтральные атомные дефекты. Кроме самопроизвольно возникающих равновесных дефектов внутри кристалла можно создать избыточные (для данной температуры) точечные дефекты, например, путем резкого охлаждения (закалка) или механической деформации кристалла (ковка, прокатка и т. п.). Наконец, увеличить количество дефектов в кристалле можно бомбардировкой (облучением) частицами с высокой энергией или вводом примесных ионовалентных атомов (ионов). Причем последние можно или непосредственно вводить при спекании окислов, или создавать условия (Роа и Т) для их образования. Только при наличии примесных ионов в кристалле появляется возможность образования чужеродных или инверсионных дефектов. [c.12]

Вспомним о предположении, что в простых одноатомных металлах ползучесть является процессом, управляемым диффузией. Естественно спросить, не обусловлена ли также диффузией ползучесть, легко наблюдаемая хотя бы в монокристаллах AgBr. В двухатомной кристаллической решетке в этом случае должны двигаться оба иона для сохранения условия квазиэлектронейтральности. В таком случае энтальпия активации процесса ползучести в монокристаллах AgBr должна соответствовать энтальпии активации процесса диффузии аниона. Опыты по изучению изменения электропроводности при отжиге пластически деформированных образцов под нагрузкой позволяют оценить энергию активации процесса выползания дислокаций из нарушенного при пластической деформации кристалла. Для случая бромида серебра Джонстон [3] получил значение энергии активации этого процесса в 26 300 кал/моль он указывал, что это значение должно соответствовать энергии активации 94 [c.94]

При воздействии света на кристаллы галоидосеребряных солей происходит образование скрытого изображения, которое возникает в результате разложения соли на ион серебра и ион галоида. В отдельных местах кристалла — центрах светочувствительности, представляющих собой деформации кристалла, — происходит скопление ионов серебра. Образование и наращивание центров светочувствительности служит основой скрытого фотоизображения. [c.119]

Изучение кристаллических структур методами рентгеноструктурного (основан на дифракции рентгеновских лучей кристаллической решеткой вещества) и электронографического анализа (основан на дифракции электронов или нейтронов) показало, что реальные кристаллы отличаются от идеальных. В реальных кристаллах строгая пространственная периодичность нарушается из-за наличия дефектов кристаллической структуры. Многие свойства кристаллических тел объясняются наличием таких дефектов. Последние могут быть собственными, если они образуются вследствие теплового движения в кристалле, или примесными, если в кристалле появляются посторонние примеси, введенные случайно или преднамеренно. Дефекту. могут затрагивать одну или несколько элементарных ячеек или весь кристалл в целом. В технологии пигментов большой интерес представляют, например, такие дефекты, как ультрамикротрещины, определяющие прочность кристалла, что в свою очередь играет важную роль в процессах измельчения и диспергирования пигментов. Если в момент кристаллизации возникают механические помехи росту кристалла, в нем может возникнуть дефект, называемый дислокацией. При деформациях кристалла дислокации и их скопления могут перерастать в ультрамикротрещины. Во многих случаях в узлах кристаллической решетки могут отсутствовать структурные единицы, т. е. атомы, ионы или молекулы. Такие дефекты носят название вакансий. В пространстве между узлами (в междоузлии ) могут присутствовать атомы, ионы или молекулы, причем как свои собственные (принадлежащие веществу кристалла), так и примесные (принадлежащие другому веществу). Вакансии и наличие атомов, ионов или молекул в междоузлиях оказывают существенное влияние на оптические свойства пигментов (цвет, показатель преломления), их электропроводность, а также на скорость роста кристаллов, особенно при реакциях в твердой фазе. [c.182]

Обсуждается понятие эффективного заряда иоиа в кристалле, используемого многими авторами в разных смыслах, Подчеркш1ается тот факт, что объективное значение имеет лишь распределение в пространстве электронной плотности р(л, у, г) и ее изменение при деформации кристалла или колебаниях решетки. Если (> х, у, г) имеет достаточно выраженные минимальные значения иа некоторых поверхностях, то последние можно условно принять за границы ионов и заключенные в них заряды считать средними зарядами е нонов. При колебаниях решеткн распределение р х, у, г) изменяется. Если ири этом у попов возникают дипольные моменты, то отношения последних к смещениям ядер. можно назвать эффективными или динамическими зарядами ионов, В общем случае эти [c.283]

При деформации кристалла соли уже при небольшом смещении катионов и анионов из положения равновесия последние начинают взаимно отталкиваться, что приводит к разрушению кристалла. Именно поэтому соли так хрупки и разрушаютх я при самой незначительной деформации. Как и в солях, связь в металлах не направлена, но в обобществлении электронов участвуют все атомы и здесь нет разноименно заряженных ионов. Благодаря этому перемещение атомов не влечет за собой нарушений металлической связи. В определенном интервале температуры и времени действия нагрузки атомы металла могут перекатываться из одного положения равновесия в другое. Этим объясняется ковкость и пластичность металлов, т. е. их способность деформироваться под влиянием нагрузки и сохранять деформацию после снятия нагрузки. Иными еловыми, пластические тела не разрушаются под действием больших сил и после прекращения действия этих сил не восстанавливают свою первоначальную форму. В других условиях, например при низкой температуре или при резком нагружении, металлы, в частности сталь, ведут себя как упругие тела, т. е. стремятся восстановить исходную форму. [c.40]

При увеличении размера кристалла различные грани попадают в различные гидродинамические условия и не сохраняют общности диффузионно-концентрационного режима. Хотя при этом и сохраняется общее неренапряжение, господствуюнще на всем электроде, том не менее эффективное перенапряжение, ввиду различия концентраций ионов металла возле различных граней, будет для них неодинаковым. Это приведет к преимущественному росту одних граней и прекращению роста других, изменению наклона граней — образованию вицинальных граней, т. е. в итоге к деформации кристалла. [c.227]

Предпосылкой при рассмотрении роста кристаллов, таким образом, является отсутствие деформаций в кристалле, построение его из правильно расположенных частиц, отсутствие примесей и близость его к состоянию равновесия с маточной фазой. Между частицами действуют различные силы. Лакманн [44] отмечает среди важнейших из них следующие 1) электростатические силы, действующие между нонами противоположного заряда, которые следует учитывать при рассмотрении ионных кристаллов 2) силы Ван-дер-Ваальса, которые хотя и существенно слабее электроста- [c.264]

В молекулах воды, находящихся в свободном (и невозбужденном) состоянии расстояние между ядрами атомов водорода и кислорода равно 0,9568 А и угол между направлениями связей составляет 105°03, отсюда расстояние между ядрами атомов водорода равно 1,54 А. В других состояниях воды эти параметры ее молекул под влиянием взаимодействия их с соседними молекулами или ионами могут в небольшой степени изменяться. Так, в кристаллах льда указанный угол между направлениями связей приближается к тетраэдрическому углу 109°28, а расстояние между ядрами атомов водорода и кислорода увеличивается до 0,99 А. В других состояниях воды происходят те или другие деформации молекул, в особенности под действием элек- / ] У-V трического поля, создаваемого [c.80]

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]

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]

В предыдущих разделах речь шла об идеальном кристалле, в котором все частицы занимают свои правильные положения и движение их сводится к колебаниям. Однако модель идеального кристалла не позволяет объяснить механические и транспортные свойства реальных кристаллов. Значение силы сдвигэ, вызывающей остаточную деформацию, для реальных кристаллов оказывается на порядки меньше теоретического значения для идеального кристалла. Проводимость реальных кристаллов значительно выше, чем это было бы в случае идеальной решетки. Проводимость идеального ионного кристалла должна быть ничтожной, так как единственный возможный механизм ее — обмен местами соседних ионов противоположного знака (вхождение катиона в решетку анионов и наоборот), а это энергетически чрезвычайно невыгодный и при обычных температурах фактически нереализуемый процесс. Но, как показывает опыт, ионные кристаллы при обычных температурах обладают заметной проводимостью. [c.189]

Одиако как было показано (см. стр. 102), электростатическое взаимодействие ионов в решетке будет приводить к деформации электронных оболочек анионов, к оттяжке части их внешних электронов в межатомное пространство, в так называемую область химической связи. Эта поляризационная добавка может оказаться очень существенной в случае кристаллов с большими КЧ. Так, квантовомеханическими расчетами было показано на примере щелочногалоидных кристаллов, что эта добав- [c.109]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология