Металлическая проводимость газов

Газовые ионизационные детекторы. Рентгеновское излучение, проходя через газ, ионизирует его и, следовательно, может быть обнаружено по проводимости газа. Для этого предназначена ионизационная камера, представляющая собой простую металлическую емкость с изолированным центральным электродом, наполненную сухим газом. Электрод находится под напряжением 100 В или выше, а возникающий при ионизации ток измеряют электрометром. Сигналы от отдельных фотонов не разрешаются, и поэтому регистрируемый ток соответствует среднему или равновесному значению. [c.229]

Статистика Ферми. Так же, как свободные кванты света, не подчиняются обычной классической статистике и свободные электроны. Это объясняет неудачи, которые до последнего времени постигали все попытки дать количественную теорию металлической проводимости, зависящей безусловно от движения свободных электронов внутри металла (см. 191, т. I), и попытки дать теории других аналогичных электронных явлений. Ферми (1926) показал, что для электронного газа надо применять также статистику Бозе-Эйнштейн а, однако дополненную принципом П а у л и (т. I, 80), согласно которому в одной и той же системе не может быть двух электронов, находящихся одновременно в одном и том же квантовом состоянии (характеризующемся одной и той же совокупностью четырех квантовых чисел). Это ограничение дает новое видоизменение выражения (194) для вероятности и вводит во все окончатеАные зависимости множитель [c.144]

Наряду с системами, для которых законы Фарадея оправдываются количественно, существуют и такие, где возможны отклонения от этих законов. Так, например, расчеты по законам Фарадея окажутся ошибочными в случае электролитической ванны, состоящей из двух платиновых электродов, погруженных в растнор металлического калия в жидком аммиаке. Такой раствор, как проводник со смешанной электропроводностью, обладает заметной металлической проводимостью, и значительная доля электронов в процессе электролиза способна непосредственно переходить с электрода в раствор, не вызывая никакого химического превращения. Подобные же явления наблюдаются при прохождении тока через газы. Одиако такие системы уже не будут истинными электрохимическими системами, состоящими только из проводников первого и второго рода. В истинных электрохимических системах переход электронов с электрода в раствор и из раствора на электрод обязательно связан с химическим превращением и, следовательно, полностью подчиняется законам Фарадея. Законы Фарадея, являясь, таким образом, естественным и неизбежным результатом самой природы электрохимического превращения, должны в то же время рассматриваться как наиболее надежный критерий истинности электрохимических систем. [c.282]

К первым относятся металлы в твердом и в расплавленном состояниях. В них передача электричества осуществляется движением электронов электронного газа ( 45 и 50) наличие этих электронов, легко передвигающихся внутри металла от одного атома к другому, является причиной металлической проводимости. Для проводников первого рода характерно, что прохождение тока в них не сопровождается химическими изменениями материала. [c.375]

Быстро замораживая жидкость, конденсируя газы на очень холодных поверхностях или имплантируя ионы в обычные твердые вещества, можно получить стекла с металлической проводимостью или с полупроводниковыми свойства- [c.90]

Уравнение (450) не противоречит современным взглядам на природу металлического состояния, согласно которому в узлах кристаллической решетки металла располагаются его ионы, находящиеся в равновесии с обобществленными валентными электронами последние образуют электронный газ и обеспечивают металлическую проводимость. [c.220]

Уравнение (1Х-47) не противоречит современным взглядам на природу металлического состояния, согласно которым в узлах кристаллической решетки металла располагаются его ионы, находящиеся в равновесии с обобществленными валентными электронами последние образуют электронный газ и обеспечивают металлическую проводимость. Второй процесс — взаимодействие растворителя Ь с ионами металла М " ", находящимися в кристаллической решетке ему отвечает уравнение [c.216]

Кластеры алюминия представляют интерес как модели, в которых присутствует свободный электронный газ в форме, что обеспечивает алюминию хорошую металлическую проводимость. С другой стороны, алюминий интересен для исследования из-за его большой значимости в качестве конструкционного материала или материала для различных химических применений. [c.259]

Наряду с системами, для которых законы Фарадея оправдываются количественно, существуют и такие, где возможны отклонения от этих законов. Так, например, расчеты по законам Фарадея окажутся ошибочными в случае электролитической ванны, состоящей из двух платиновых электродов, погруженных в раствор металлического калия в жидком аммиаке. Такой раствор обладает, как проводник со смешанной электропроводностью, заметной металлической проводимостью, и значительная доля электронов в процессе электролиза способна непосредственно переходить с электрода в раствор, не вызывая никакого химического превращения. Подобные же явления наблюдаются при прохождении тока через газы. [c.301]

Проводимость металлов обусловлена движением свободных электронов, образующих так называемый электронный газ в металле. По этой причине металлическую проводимость часто называют электронной проводимостью. [c.5]

Почти все чистые жидкости, газы и большинство твердых неметаллических тел электрический ток не проводят (непроводники). Но в растворенном или расплавленном состоянии многие неметаллические вещества тоже проводят электрический ток. Их проводимость существенно отличается от проводимости металлических проводников прохождение тока через растворы и расплавы сопровождается разложением вещества — электролизом. Вещества, растворы и расплавы которых проводят электрический ток при одновременном протекании химического процесса, называются электролитами (проводники второго ряда). [c.162]

Металлическая проводимость непосредственно зависит от металлической связи. Явление электронной проводимости в металлах сразу становится понятным, если мы сравним кристалл металла (проводник) с атомом, имеющим неполностью занятую электронную оболочку, а непроводник ( изолятор ) —с атомом инертного газа. [c.63]

Физиками-теоретиками был достигнут значительный успех в объяснении влияния давления на сопротивление. Как и ожидалось, при рассмотрении настолько нелинейных явлений можно заметить присутствие по крайней мере двух механизмов, препятствующих друг другу. Во-первых, проявляется зависящее от давления явление, представляющее аналог свободного пробега электрона в старой газо-электронной теории металлической проводимости. Оно связано с изменением размеров и в общем случае приводит к увеличению длины свободного пробега, т.е. к снижению сопротивления при росте давления. Во-вторых, здесь имеет место перегруппировка энергетических уровней, т.е. наблюдается изменение количества свободных (эффективных) электронов в том случае, когда энергетические зоны почти полностью заняты. В зависимости от особенностей атомного взаимодействия это может приводить как к увеличению, так и к уменьшению сопротивления. Для некоторых простых случаев были сделаны приближенные расчеты, которые показывают, что (например, для лития) рост сопротивления с увеличением давления связан преимущественно с уменьшением числа свободных электронов. [c.145]

Металлическое состояние вещества характеризуется наличием электронного газа, т. е. совокупности электронов, обобществленных совокупностью атомных остовов и способных перемещаться в пространстве между ядрами без значительных энергетических затрат. В этом случае наблюдается высокая электрическая проводимость, уменьшающаяся с повышением температуры. В противоположность металлическому состоянию вещества в изолирующем (диэлектрическом) или полупроводниковом состоянии имеют сравнительно низкую электрическую проводимость, увеличивающуюся с повышением температуры. Физически изоляторы и полупроводники качественно не различаются, отлична лишь энергия, требуемая для возбуждения связанного валентного электрона в проводящее состояние. [c.95]

Металлы образуют специфическую металлическую реш.етку. В узлах этой решетки находятся катионы металлов, которые можно рассматривать как бы объединенными в одну огромную молекулу с единой системой многоцентровых молекулярных орбиталей. Электроны находятся на связывающих орбиталях системы, а разрыхляющие орбитали образуют зону проводимости. Расстояние (в шкале энергий) до зоны проводимости настолько мало, что электроны легко переходят в эту зону и перемещаются в пределах кристалла, образуя как бы электронный газ, чем обусловлена высокая электрическая проводимость металлов. [c.131]

Металлические кристаллы отличаются от всех остальных кристаллов высокой пластичностью, электрической проводимостью и теплопроводностью. Эти свойства, а также и многие другие обусловлены особым видом связи между атомами металла — металлической связью. Она возникает между атомами металлов в результате их сближения за счет перекрытия внешних орбиталей. Эта связь не является ковалентной неполярной связью, так как электроны не фиксируются между двумя атомами, а переходят в состояние проводимости и могут принадлежать всем атомам данного кристалла и даже куска металла, содержащего громадное количество кристаллических зерен. Эти мигрирующие электроны, или обобщенные электроны, — электроны проводимости (свободные электроны или электронный газ) — и осуществляют ненаправленную связь между остовами атомов в кристаллической решетке металлов (подробнее о возникновении связи см. гл. 10). [c.108]

Чтобы избежать разряда ионов металла на катоде и прорастания электролита образующимися металлическими дендритами, можно использовать также растворимый (неметаллический) катод. Так, при исследовании бромидов катодом должен служить бромный электрод, хлоридов — хлорный, йодидов — йодный, окислов — кислородный и т. д. в этом случае носитель газового электрода (обычно из платины или другого благородного металла) делают пористым, чтобы обеспечить подачу необходимого количества растворяющегося газа к местам протекания электродной реакции. (При таких измерениях следует учесть, что твердые соли и окислы могут при высоких температурах растворять неметаллы, так же как и металлы, и приобретать в результате этого большую или меньшую электронную составляющую проводимости). [c.98]

Для решеток с металлической структурой характерно наличие в узлах кроме атомов также и ионов, которые образуются за счет отрыва электронов. Атомы и ионы находятся в состоянии непрерывного обмена электронами, причем процесс этот происходит без затраты или освобождения энергии (в единицу времени число атомов, потерявших электроны, и присоединивших их ионов равно). В процессе такого непрерывного обмена электронами часть их стационарно остается в свободном состоянии, образуя так называемый электронный газ . Наличие свободно перемещающихся электронов и динамически обменивающихся ими нонов и атомов сообщает металлическим кристаллам специфические свойства пластичность, электронную проводимость, высокую теплопроводность, металлический блеск, непрозрачность. Специфика структуры металлических кристаллов создает условия для большого разнообразия их свойств. Так, например, температура затвердевания ртути —38,9° С, в то время как вольфрам плавится лишь при 3380° С натрий мягок, как воск, а рений с трудом можно обработать инструментом, изготовленным из специальных сортов стали. [c.321]

Увеличение давления имеет своим непосредственным результатом возрастание плотности веш,еств. Например, при дав-лешт 12 тыс. атм при комнатной температуре большинство жидкостей сжимается примерно на 25—30%. При давлении около 100 тыс. атм уменьшение объема некоторых элементов (Rb, К и др.) достигает 60%. Плотность веш,еств в условиях очень высоких давлений (десятки тысяч атмосфер) превышает плотность их при абсолютном нуле и атмосферном давлении, что свидетельствует о деформации молекул (атомов). Эта деформация сопровождается ростом внутренней энергии веществ за счет производимой работы против сил отталкивания между атомами. При сильном сжатии вещества приобретенная им энергия может оказаться достаточной, чтобы привести к возбуждению его атомов. Экспериментально установлено уменьшение потенциала ионизации газов и появление металлической проводимости у неметаллов при высоких давлениях. Очевидно, что эти изменения могут найти свое отражение в химической реакционной способности веществ. Этот вопрос еще экспериментально не изучен. [c.7]

Газы проводят электричество с трудом лишь под действием больших разностей потенциалов или при воздействии некоторых видов излучения. Металлы являются, как правило, наилучшими проводниками, и электричество в них переносится исключительно электронами, в то время как ядра атомов остаются неподвижными. Это соответствует современным представлениям, согласно которым металл состоит из сравнительно неподвижной ионной решетки в сочетании с системой свободных элек- тронов. Металлическая проводимость, или, как ее часто называют, электронная проводимость, присуща не только чистым металлам этим вoй tвoм обладает также "большинство сплавов, углерод и некоторые твердые соли и окислы. [c.30]

Рост внутренней энергии веществ при высоких давлениях, повидимому, связан с наблюдающимся уменьшением потенциала поппзации газов, появлением металлической проводимости у неметаллов и даже (в отдельных с.пучаях) с изменением строе- [c.6]

Особый интерес представляет электропроводность кристал- лического черного фосфора. При атмосферном давлении она составляет ок. 2 ом 1 см , т. е. в 10 ра.з больше, чем у желтого фосфора, но все же меньше, чем у металлов. С повышением давления электропроводность черного фосфора быстро растет и пр11 23 ООО атм достигает 270 ом см . Весьма существенно то, что температурный коэффициент сопротивления, отрицательный нри низких давлениях, становится выше 12 ООО кг/см положительным, как у металлов. Аналогичное наблюдение сделано и для тел.лура. Таким образом, повышение давления способствует появлению металлической проводимости. Это свидетельствует об уменьшении величины энергии возбуждения, необходимой для появления электронов проводимости при гидростатическом сжатии. Можно предположить, что существует аналогия между этим явлением и понижением потенциала ионизации сжатых газов при высоких температурах, открытым Ю. П. Ря-бининым, А. С. Карпенко и А. М. Маркевичем [4, 73). Повидимому, оба названных явления могут оказаться весьма существенными для химии высоких давлений. [c.49]

Металлы и их соединения между собой образуют металлическую решетку, в которой по узлам располагаются ионы металлов, а электроны сохраняют свободную подвижность. Эта картина находится в полном согласии со свойствами металлической проводимости, обусловленной перемещением электронного газа ( 191). Большинство металлов образует гранецентрированную решетку (рис.65Ь). Разные аллотропические формы имеют разные решетки. Из идентичности решеток а- и р-железа Вестгрен (1924) заключил о том, что обе модификации идентичны. Это находится с согласии с новыми результатами термического анализа ( 173, т. II). [c.200]

Имеются экспериментальные данные, указывающие на появление металлической проводимости у газов при высоких давлениях. Оказалось, что в некоторых случаях можно получить газ с металлической проводимостью при сравнительно низком давлении. И. К. Кикоин с соавторами [86] исследовали электропроводность ртути в закритической области температур и давлений (применявшееся ими давление достигало 4 кбар). Авторы пришли к выводу, что проводимость ртути чрезвычайно быстро растет с повышением плотности. Впоследствии Франк и Гензель [87, 88] нашли, что пары ртути выше критической температуры (1490° С) при повышении давления всего до 2 кбар обнаруживают рост электропроводности на 4 порядка при относительно небольшом увеличении плотности. [c.91]

Электропроводность образцов возрастала в ходе реакции и приобретала металлический характер (исчезал экспоненциальный характер зависимости электропроводности от температуры). Увеличение проводимости в этих опытах имеет своей причиной восстановление окиси цинка под влиянием паров метилового спирта. В процессе реакции окись цинка обогащалась сверхстехио-метрическим цинком, что приводило к вырождению электронного газа (к металлической проводимости). [c.121]

Для атомов с нечетной валентностью и, в частности, для одновалентных атомов отпадает требование перекрытия заполненных электронами и пустых энергетических зон для осуществления механизма металлической проводимости, так как энергетическая зона, соответствующая основному состоянию, занята электронами лишь частично (наполовину при абсолютном нуле). Такое вещество должно быть электрическим проводником при любой плотности вплоть до границы моттовского перехода [33]. Поэтому исследование свойств плотной плазмы одновалентных газов и, в частности, щелочных металлов представляет особый интерес. Видимо, такими соображениями руководствовался автор работы [10], выбравший в качестве исследуемого объекта пары цезия в закритическом состоянии. Вероятно, цезию дано предпочтение здесь ввиду малого потенциала ионизации и большого диаметра его атома. Его критические параметры равны [c.282]

Вещества, построенные из атомов инертных элементов, — благородные газы (гелий, неои, аргон, криптон, ксенон, радон). Характеризуются одноатомным состоянием, летучестью и электрической проводимостью особого рода, которая существенно отличается от металлической и может быть названа скользящей". В твердом состоянии образуют кристаллические решетки молекулярного типа (хотя в узлах их находятся атомы), отличающиеся крайней непрочностью. [c.111]

В твердом состоянии металл состоит из положительно заряженных ионов, омываемых газом из свободных коллективизированных электронов. Связь в металле осуществляется электрическими силами. Межцу ионами и коллективизированными электронами проводимости возникают электростатические силы притяжения, которые стягивают ионы. Такая связь назьгеает-ся металлической. [c.24]

Одним из наиболее распространенных детекторов является катарометр, или детектор по теплопроводности (ДТП). Принцип его работы основан на измерении сопротивления нафетой платиновой или вольфрамовой нити. Количество теплоты, отводимое от нагретой нити при прочих постоянных условиях, зависит от теплопроводности газа, а теплопроводность смеси газов зависит от ее состава. В последнее время металлические нити успешно заменяются термисторами, имеющими более высокий, чем у металлов, коэффициент элекфической проводимости. [c.296]

Принципиальная схема газового хроматографа представлена на рис. 57. Газ-носитель из баллона / поступает в блок подготовки газов 2, где происходит его очистка, устанавливаются объемная скорость и давление. В качестве газа-гюсителя используют гелий, азот, аргон, углекислый газ. В обогреваемый до температуры выше кипения исследуемой смеси испаритель 5, через который протекает поток газа-носителя, микрошприцем 3 через резиновую мембрану вводят пробу вещества. Захватив пары анализируемой пробы, газ-носитель поступает в хроматографическую колонку 6 — металлическую или стеклянную трубку длиной обычно от 0,5 до 4 м и диаметром 2—8 мм, заполненную гранулированной насадкой. Во избе-жение конденсации паров пробы колонка помещена в термостат 7. Выходящий из колонки газовый поток содержит зоны отдельных компонентов, разделенные зонами чистого газа-носителя и отличающиеся от них по электрической проводимости, плотности или другим параметрам. Измерение этих параметров на выходе из колонки позволяет определить относительное содержание компонента в смеси. Устройство, непрерывно регистрирующее значение того или иного параметра газового потока, называется детектором 8. [c.49]

Согласно квантовой теории уже при Г=0 К энергия электронов в металлах измеряется несколькими электронвольтами. По класси. ческой теории электронного газа максимальная энергия электронов при комнатной температуре (293,2 К) должна быть равна 3/2 кТ 0,03 эВ. Таким образом, в действительности (квантовая теория) электроны в металлах уже при Т=0 К имеют энергию на два порядка выше энергии, рассчитанной по кинетической теории газов при комнатной температуре. Отсюда повышение температуры практически не влияет на скорость электронов. Такое состояние системы называется вырожденным. Следовательно, в металлическом состоянии вещества электроны проводимости энергетически ьырождены. [c.131]

Гипотеза Григоровича. По мнению В. К. Григоровича, расположение атомов в твердых и жидких простых веществах определяется, в основном, их электронным строением [8]. В металлической решетке, где внешние электроны положительных ионов сильно возбуждены вследствие возмущающего действия соседних атомов, сравнительно небольшой прирост температуры может быть достаточным для наступления перекрытия и обменного взаимодействия внешних р оболочек ионов, не перекрывающихся при низких температурах ([8], стр. 202). Так, например, объемноцентрированная кубическая структура натрия, область существования которой простирается от 30 К до температуры плавления, по Григоровичу, может быть объяснена с помощью следующих соображений. Из экспериментальных данных (об оптических свойствах, эффекте Холла и т. д.) известно, что натрий в твердом и жидком состоянии имеет один электрон проводимости на атом. Это означает, что его валентный электрон с Зз уровня переходит в электронный газ. Атомы натрия в конденсированном состоянии имеют внешнюю 25 2р оболочку. Взаимодействие ионов с электронным газом приводит к сближению и перекрыванию р-орбиталей внешних р оболочек ионов, в результате чего возникают обменные / вухэлектронные о-связи, направленные по трем осям прямоугольных координат. Образование шести связей каждым атомом со своими соседями приводит к простой кубической ячейке со свободным объемом в центре, который может быть заполнен таким же ионом. Так, из двух простых кубических под-решеток, энергетически невыгодных, а потому редко реализующихся в металлах, образуется ОЦК структура, одна из трех типичных металлических структур. Гипотеза Григоровича иллюстрируется рис. 43. Точно так же обосновывается возникновение ОЦК структур и у других щелочных металлов. Для лития, ионы которого имеют 15 оболочку, возникновение ОЦК структуры связывается с предположением о переходе 8 электронов на р уровни. [c.175]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология