Ковалентные кристаллы алмаз

Распределение электронной плотности в ковалентном кристалле, алмаз (ср. с рис. 134) [c.145]

Влияние типа структуры и характера связей хорошо видно на примере алмаза и сфалерита. У ковалентных кристаллов алмаза, германия, крем- [c.303]

Атомные кристаллы. В ковалентном кристалле алмаза каждый атом углерода (25 2/ ) за счет хр -гибридизации связан с четырьмя соседними двухэлектронными облаками, т. е. валентная оболочка каждого из них насыщена, а валентная зона кристалла укомплектована полностью (см. рис. 91,б). Энергетическое различие валентной и свободной зоны велико (Л == 5,7 эв). Поэтому переход электронов из валентной зоны в зону проводимости требует большой энергии возбуждения, которая в обычных условиях не реализуется, и алмаз является изолятором. [c.135]

Распределение электронной плотности, получаемое по РМХ для кластера С35 ковалентного кристалла алмаза, совершенно не соответствует действительному заряды на атомах принимают значения от 0,38 на центральном атоме до —0,76 на краевых, проходя через значения 0,37, 0,17, 0,06 для промежуточных атомов. [c.144]

Ковалентные кристаллы. Заполнение энергетических зон ковалентного кристалла рассмотрим на примере алмаза, у которого ширина запрещенной зоны E 5,7 эВ. Электроны атомов углерода полностью заполняют валентную зону. Поскольку переход электронов из валентной зоны в зону проводимости требует большой энергии возбуждения, которая в обычных условиях не реализуется, алмаз являете диэлектриком. [c.117]

В кристаллах, которые образуются с помощью ковалентных связей, частицами, их образующими и закономерно расположенными в пространстве, служат нейтральные атомы, связанные между собой ковалентной связью. Классическим примером таких кристаллов является алмаз. В нем каждый атом углерода связан с четырьмя другими углеродными атомами. Атомы образуют непрерывную пространственную решетку, причем связь между ними неполярная. Кристаллам алмаза по характеру связи подобны кристаллы карборунда, хотя в этом случае уже сказывается неко торая полярность связи. [c.125]

В относительно простых случаях структуру ковалентных кристаллов можно объяснить и предсказать в рамках метода валентных связей. Так, структура алмаза (рис. 62) определяется тетраэдрическим расположением связей за счет перекрывания. чр -гибридных орбиталей атомов углерода. [c.98]

Для сшитых ковалентными связями макромолекул полимеров понятие молекулярная масса вообще теряет смысл так, кусок пространственно-сшитого материала (например, эбонита, резины, кристалл алмаза) по сути - одна молекула. [c.15]

И1. Различие между плоскими и пространственными сетчатыми полимерами следует уже из названия. И те, и другие могут различаться а) густотой, б) правильностью сетки (статистические и упорядоченные сетчатые полимеры). Предельным вариантом упорядоченных сетчатых полимеров являются уже упоминавшиеся ковалентные кристаллы неорганических полимеров графит (плоская, или паркетная , структура двухмерный аналог лестничного полимера), алмаз, кварц и т. д. [c.23]

Поскольку алмаз — чисто ковалентный кристалл, попытки вмешательства в процесс его плавления, чтобы все-таки выделить одно преимущественное направление, априори обречены на неудачу (даже если что и получится, то это будет уже не алмаз). В случае кварца, степень ковалентности которого всего 0,5, ситуация иная, и на этом, по существу, строится технология силикатных [c.229]

Часто встречаются твердые растворы, в которых замещается сразу несколько различных ионов. Замещающий атом более высокой валентности в кристаллах с ковалентной связью (например, атом азота в кристалле алмаза) сохраняет одну ненасыщенную связь. В результате этого в кристалл может внедриться атом какого-либо другого вещества, который будет компенсировать эту валентность. Следовательно, один тип дефектов может повлечь за собой появление других. [c.171]

Алмаз представляет собой чрезвычайно твердые, в чистом состоянии бесцветные, абсолютно прозрачные кристаллы, сильно преломляющие свет. Плотность алмаза 3,51 г/см . Углеродные атомы в кристаллах алмаза связаны ковалентными неполярными связями, правильно ориентированными в пространстве. Каждый атом углерода связан [c.83]

Наряду с молекулярными кристаллами встречается еще три главных типа кристаллов, отличающихся природой связи между частицами, образующими кристалл. В первую очередь упомянем ковалентные кристаллы, в которых атомы, составляющие кристалл, связаны между собой ковалентными связями. Классическим примером ковалентного кристалла является алмаз — одна из модификаций углерода, в котором каждый атом С связан с четырьмя соседними атомами ст-связями, направленными из центра к вершинам тетраэдра (рис. 52). [c.118]

Ковалентная связь суш,ествует между атомами как в молекулах, так и Б кристаллах. Она возникает как между одинаковыми атомами (например, в молекулах Нг, I2, в кристалле алмаза), так и между разными атомами (например, в молекулах HjO и NH3, в кристаллах SiQ. Почти все связи в молекулах органических соединений являются ковалентными (С—С, С—Н, С—N и др.). Характерными особенностями ковалентной связи являются ее насыщаемость и направленность. Н а с ы 111 я f 14 -ц- ковалентных связей обусловлена тем, что при химическом взаимодействии участвуют электроны только внешних энергетических уровней, т. е. ограниченное число электронов. [c.40]

Ковалентные кристаллы. Структурными единицами в кристаллических решетках этого типа являются атомы одного или различных элементов, связь между которыми носит ковалентный характер и осуществляется по всем трем характеристическим осям. Ковалентные кристаллы сравнительно немногочисленны. Примерами кристаллов этого типа могут служить алмаз, кремний, германий серое олово, а также кристаллы сложных веществ, таких, как кварц, карбид кремния, сульфид цинка, нитрид алюминия. [c.77]

Энергия кристаллической решетки в кристаллах этого типа фактически совпадает с энергией химической связи и лежит в пределах 200—500 кДж/моль. Так, энергия кристаллической решетки алмаза составляет 480 кДж/моль. Вследствие столь высокой энергии связи ковалентные кристаллы обладают высокими твердостью, температурами кипения и плавления. Диапазон их электропроводящих свойств велик от типичных диэлектриков (алмаз, нитрид бора, кварц) до полупроводников (кремний, германий) и даже электронных проводников (олово). [c.77]

У атомов подавляющего большинства элементов, образующих ковалентные кристаллы (углерод, кремний, германий, серое олово), во внешнем квантовом слое имеются четыре орбитали одна 5-и трир-. При образовании кристалла из атомов эти орбитали расщепляются, образуя две энергетические зоны по орбиталей в каждой, как это показано на рис. 36, б для кристалла алмаза. [c.85]

Все связи между атомами и тетраэдрические углы между ними одинаковы. Чтобы разрушить кристалл о атомной решеткой, нужно разорвать множество прочных ковалентных связей, энергия которых составляет сотни кДж/моль. Описанная модель кристалла алмаза хорошо согласуется. с-его экспериментально определенной структурой и прекрасно объясняет чрезвычайно высокую устойчивость углерода в этой модификации (Т 3773 К, малолетуч, нерастворим, неэлектропроводен). [c.35]

Наименьшие значения координационных чисел свойственны тем кристаллам, у которых между частицами осуществляются направленные ковалентные связи. Так, в кристаллах алмаза, нитрида бора, кристобалита 8Юг координационное число равно четырем, а объем, занимаемый частицами, составляет лишь 34 %. [c.66]

В ковалентном кристалле невозможно выделить отдельную структурную единицу. Весь монокристалл по сути дела представляет собой одну гигантскую молекулу. Кристаллическая структура ковалентных твердых тел полностью определяется природой связей. Координационное число многих известных ковалентных кристаллов равно четырем. Это значит, что каждый атом в кристалле образует четыре направленные ковалентные связи. Направленность связи исключает плотнейшую упаковку кристалла. Примером кристаллической решетки с ковалентными связями служит решетка алмаза (рис. III.2). [c.68]

В решетке ионных кристаллов — чисто ионная связь, т. е. связь, для которой полный перенос электронов от катиона к аниону скорее исключение, чем правило. Лишь для кристаллов типа хлорида натрия можно говорить о полном переносе заряда. Интеграл перекрывания одноэлектронных орбиталей ионов натрия и хлора оценивается значением —0,06. Можно сказать, что это чисто ионная связь. По отношению к этому же соединению сопоставление энергии электростатического взаимодействия с энергией ковалентного взаимодействия (непосредственно связанной с тем,-что называют поляризацией электронной оболочки) показывает, что вклад электростатического взаимодействия значительно больше и составляет (по Коулсону) для хлорида натрия 8,92 эВ, в то время как соответствующее значение для ковалентного взаимодействия 0,13 энергия отталкивания в этом случае равна —1,03 эВ (энергия, называемая нулевой , т. е. нулевая колебательная энергия, равна всего —0,08 эВ и ее часто вообще не принимают в расчет). К ионным кристаллам относятся кроме соединений типичных галогенов со щелочными металлами также и некоторые оксиды, в частности оксиды кальция и магния, в которых по экспериментальным данным имеются отрицательные двухзарядные ионы кислорода. В большинстве случаев ковалентный вклад больше. Кристаллы алмаза, кремния, германия, карборунда, серого олова содержат прочные ковалентные связи, так что любую часть этих веществ вполне и без всяких оговорок можно рассматривать кан молекулу макроскопических размеров. [c.281]

Для кристаллов с ковалентной связью характерно значительное перекрывание электронных оболочек атомов. В алмазе, например, четыре внешние электрона атома углерода обобществлены четырьмя соседними атомами. Образуется простирающаяся по всему объему кристалла тетраэдрическая сетка связей С—С, прочность которых того же порядка, что и связь между атомами углерода в органических молекулах (и та же длина связи 1,54-10 см). Кристалл является прочным, плавится при высоких температурах. Ковалентные кристаллы образованы элементами, промежуточными между металлами и неметаллами. [c.176]

Читателю предлагается обдумать небезынтересный факт, что при переходе к материализованной трехмерной модели Извинга , примером которой могут служить типичные неорганические ковалентные кристаллы — алмаз или кварц, обсуждаемая уникальная природа физических свойств полимеров исчезает. Действительно, теперь нет больше преимущественного направления все кристаллографические направления практически равноправны, ибо природа межатомных сил во всех направлениях одинакова. Поэтому в таких полимерах плавление и деполимеризация — совпадающие процессы, что является одним из доказательств фазовой природы самой полимеризации. [c.229]

Качественно соотношение между полярностью связи и прочностными свойствами можно проиллюстрировать (рис. 3.3), сравнив распределение зарядовой плотности (р) вдоль линий межатомной связи в алмазе, Р-СзМ4 и ВЫ. Видно, что Р-СзН4 занимает промежуточное место между чисто ковалентным кристаллом — алмазом и нитридом бора, для которого характерны поляризация р в направлении В N и заметная роль ионной составляющей в об- [c.70]

Структура ковалентных кристаллов алмаза, кремния и германия определяется тетраэдрической координацией атомов в результате установления химических связей зрз. Каждый атом находится в центре тетраэдра, в вершинах которого расположено четыре других атома. Такой тетраэдр может быть вписан в куб (см. рис. 1.20). Однако структуру алмаза нельзя получить путем набора таких кубов, поскольку в этом случае каждый атом имел бы восемь ближайших соседей и обладал бы объемноцентриро-ванной решеткой. В алмазной решетке каждый куб, содержащий центрированный тетраэдр, отделен от соседнего центрированного куба нецентрированным кубом такого же размера. Бесконечно повторяющимся элементом, который образует решетку алмаза, является поэтому большой куб, содержащий восемь октантов, из которых четыре центрированы, а четыре не центрированы (рис. 1.23). Обозначим сторону этого большого куба через а и примем ее за постоянную решетки алмаза. Расстояние между двумя ближайшими соседними атомами тогда будет равно [c.65]

Положениг зоны проводимости в кластере и КРЭЯ отличается существенно такое отличие имеет место и для кластеров различной симметрии. Однако если кластер имеет форму РЭЯ и достаточно симметричен (кластер КвС с симметрией то в ионном кристалле в рамках кластерной модели приближенно передается положение дна зоны проводимости даже ]1рн рассмотрении небольших кластеров. В то же время, как мы видели в 2.8, для ковалентного кристалла алмаза приходится рассматривать кластеры, содержащие десятки атомов. [c.239]

В атомных решетках атомы связаны за счет ковалентной или металлической связи. Примерами веществ с атомно-ковалентной решеткой являются алмаз, диоксид кремния SiOj. Строение ковалентных кристаллов можно 0б7 .ЯСИИТЬ представлением о направленности [c.101]

Алмаз и графит называют ковалентными каркасными кристаллами, потому что они состоят из бесконечных цепочек атомов, связанных друг с другом ковалентными связями, и в них нельзя различить дискретных молекул. В сущности, любой кусок ковалентного каркасного кристалла можно рассматривать как гигантскую молекулу, атомы которой связаны между собой ковалентными связями. Каркасные ковалентные кристаллы, как правило, плохие проводники тепла и электрического тока. Сильные ковалентные связи между соседними атомами, пронизывающие, как каркас, всю структуру кристалла, придают таким твердым веществам большую прочность и обусловливают высокую температуру плавления. Алмаз сублимирует (не плавится, а сразу возгоняется в паровую фазу) при температурах выше 3500""С. Некоторые из самых твердых известных нам веществ относятся к ковалентым каркасным кристаллам. [c.604]

В кристаллической решетке алмаза (см. разд. 3.2) каждый атом образует 4 ковалентных связи со своими соседями [ р -гиб-ридизация, d — С)=154 пм]. Известны кристаллы алмаза кубической и гексагональной сингоний. Гексагональный алмаз встречается в природе исключительно редко. Кристаллы кубической сингонии обычно имеют форму октаэдров. Изредка находят алмазы, окрашенные примесями в различные двета, они особенно ценятся. Значительная часть природных кристаллов темные, они ценятся меньше, чем прозрачные ювелирные алмазы и используются в основном для технических целей. [c.355]

В атомных решетках атомы связаны за счет ковалентной или металлической связи. Так, атомно-ковалентная решетка у алмаза (рис. 85). Строение ковалентных кристаллов определяется типом гибридизации орбиталей со-ставляюш,их их атомов. В кристалле алмаза, например, каждый из атомов углерода посредством электронов 5р -гибридных орбиталей связан с. четырьмя соседними атомами углерода. Координационные числа [c.135]

Другой аллотропной формой углерода является алмаз. Его плотность (3,51 г/с№) выше, чем фвфита. В кристаллический решетке алмаза (см разд. 3.2) каждый атом образует четыре ковалентные связи с соседними атомами ( р -гибридизация, i(( - ) l54 пм). Известны кристаллы алмаза, имеюи ие кубическую и гексагональную решетки. Гексагональный алмаз встре- [c.365]

Кристаллическая структура ковалентных твердых тел полностью определяется природой связей. Координационное число многих известных ковалентных кристаллов равно четырем. Это значит, что каждый атом в кристалле образует четыре направленные ксваленткые связи. Направленность связи иск. ючает плотнейшую упаковку кристалла. Примером кристаллической решетки с ковалентными связями служит решетка алмаза (рис. 33). [c.77]