Реферат: К вопросу о металлической связи в плотнейших упаковках химических элементов - текст реферата. Скачать бесплатно.
Банк рефератов, курсовых и дипломных работ. Много и бесплатно. # | Правила оформления работ | Добавить в избранное
 
 
   
Меню Меню Меню Меню Меню
   
Napishem.com Napishem.com Napishem.com

Реферат

К вопросу о металлической связи в плотнейших упаковках химических элементов

Банк рефератов / Химия

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Реферат
Язык реферата: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Microsoft Word, 1389 kb, скачать бесплатно
Заказать
Узнать стоимость написания уникального реферата

Узнайте стоимость написания уникальной работы

11 “ К вопросу о металлической связи в плотнейших упак овках химических элементов ” Г.Г.Филипенко Гродно АННОТАЦИЯ. Обычно в литературе металлическая связь описывается , как осуществленная посредством обобществления внешних электр онов атомов и не обладающая свойством направленности . Хотя встречаются попытки (см . ниже ) объяснения направленной металлической связи т.к . элементы кристализуются в определенный тип решетки. В работе “К вопросу о металлической связи в плотнейших упаковка х химических элементов” показано , что металлическая связь в плотнейших упаковках (ГЕК и ГЦК ) между центральноизбранным атомом и его соседями в общем случае , предположительно , осуществляется посредством 9 (девяти ) направленных связей , в отличие от числа со с едних атомов равного 12 (двенадцати ) (координационное число ). Металлическая валентность элемента в его монокристалле и валентность этого элемента по кислороду , водороду - разные понятия. Введение. Пока невозможно в общем случае в ы в ести из квантовомеханических расчетов кристаллическу ю структуру металла по электронному строению атома , хотя , например, Ганцхорн и Делин гер ука з али на возможную связ ь ме ж ду наличием кубическо й объемно-центрированной решетки в подгруппах титана, ванадия , хрома и наличием в атомах этих металлов валентных d- орбиталей. Нетрудно заметить, что четыре гибридные орбитали направлены по четырем т е лесным диагоналя м куба и хорошо приспособлены для связи каждого атома с его 8 соседями в кубической объемноцентрированной решетке . При этом оставшиеся орбитали направле н ы к центрам г ране й элементарной ячейки и, в озможно , могут принимать участие в связи атома с шестью его вторыми соседями /3/ ст p. 99. Первое координационное число (К.Ч. 1 ) “ 8” плюс второе координационное число (К.Ч. 2 ) “ 6” равно “ 14”. Попытаемся связать внешние электроны атома данного элемента со структурой его кристаллической решетки , учитывая необходимость направленных связей (химия ) и наличие обобществ л енных электронов (физика ), ответственных за гальваномагнитные свойства . Согласно /1/ с тр. 20, число Z - электроны в зоне проводимости , получено авторами , предположительно , исходя из валентности ме талла п о кислороду , водороду и обязано быть подвергнуто сомне н и ю , т.к . экспериментальные данные по Х оллу и модулю всестороннего сжатия б лизки к тео р етическим т олько для щелочных металлов . ОЦК решетка , Z= 1 не вы з ывает сомнений . Координационное число равно 8. На простых примерах покажем , что на одну связь у алмаза пр и п ло тност и упаковки 34 % и коорд инационном числе 4 приходится 34% : 4 = 8,5 % . У кубической примитивной решетки плотность упаковки 52 % и координационное число 6 приходится 52% : б = 8,66 %. У кубической объемноцентрированной решетки плотность у паковки 68 % и координационное число 8 пр иходится 68% : 8 = 8,5%. У кубической гранецентрированной решетки плотность упаковки 74% и координационное число 12 приходится 74% : 12 = 6.16%, а если 74% :9= 8,22%. У гексагональной решетки плотность упаковки 74% и координационное число 12 приходится 74% : 12 = 6, 1 6%, а если 74% : 9 = 8,22%. Очевидно , что эти 8,66-8,22% несут в себе некий физический с мыс л . Остав шиеся 26% кратны 8,66 и 100% г и потетическая плотность упаковки возможна при наличии 12 связей . Но реальна ли такая возможность ? Внешние электроны последней оболочки или подоболочек ато ма металла образуют зону проводимости . Число электронов в зоне проводимости влияет на постоянную Холла , коэффициент всестороннего сжатия и т.д. Построим модель металла-элемента т ак , чтобы оставшиеся , после заполнения зоны проводимости , внешние электроны последней оболочки или подоболочек атомного остова неким образом влияли на строение кристаллической структуры (например : для ОЦК решетки -8 "валентных " электронов , а для ГЕК и ГЦК - 12 или 9) . Очевидно , что для подтверждения нашей модели необходимо сравнить экспериментальные и теоретичес кие данные по Холлу , коэффициенту всестороннего сжатия и т. д. ГРУБОЕ, К А ЧЕ С ТВЕННОЕ ОПРЕ Д ЕЛЕН И Е КО Л ИЧЕСТВА ЭЛЕКТРОНОВ В ЗОНЕ ПРОВОДИМОСТ И МЕТАЛЛА - ЭЛЕ М ЕНТА . ОБ Ъ ЯСНЕНИЕ Ф АКТОРОВ , ВЛИЯЮЩИХ НА ОБРАЗОВАНИЕ ТИПА РЕ Ш ЕТКИ МОН О КРИСТАЛЛА И НА ЗНАК ПОСТОЯННОЙ ХОЛ Л А. (Алгоритм построения модел и ) Из м ерения поля Холла позволяют определить знак носителей з аря д а в зоне проводи м ости . Одна из за м ечател ьных особенностей эффекта Холла з аключается , однако , в то м , что в некоторых мет а ллах коэффициент Холла положителен , и поэтому носители в них должны , видимо , иметь зар яд , противо п оложный з аряду электрона /1/. При комнатной температуре это относится к следующим металлам :: ванадий , хром , марганец , железо , кобальт , цинк , цирконий , ниобий , молибден , рутений , родий, кадмий , церий , празеодим , неодим , иттербий, гафний , тантал , вольфрам , рений , иридий , таллий , свинец /2/. Решение этой заг а дки должна дать полная квант овомеханическая теория тве р дого тела. Примерно , как для некоторых случаев применения граничных условий Борна-Кармана, рас с мотрим сильно упрощенный одномерный случай зоны проводимости . Вариант первый : тонкая з амкнутая трубка , полностью заполненная электронами кроме одного . Диаметр электрона примерно равен диаметру трубки . П ри таком заполнении зоны , при локальном передвижении электрона , набл ю дается противоположное движение " места " незаполнившего трубку , электрона , то есть движение неотрицательного заряда . Вари ант второй : в трубке один элек т р он - во з можно движение только одного заряда - отрицательно заряженног о электрона . Из этих двух крайних вариантов видно , что з нак носителей , определяемых по коэффициенту Холла , в какой-то степени , должен зав исеть от наполнения зоны проводимости электронами . Рисунок 1. а ) б ) Рис .1. Схе м атическое и з ображение з оны проводимости двух ра з ных металлов . ( М асштабы не соблюдены ) . а ) - вариант первый ; б ) - вариант второй. На поря док движения электронов также будут накладывать свои у с ловия и структура зоны проводимости , и температура , и примеси , дефекты , а для магнитных материалов и рассеяние на магн и тных кв ази ча с тицах - магнонах. Так как рассуждения наши грубые, учитываем в дальнейшем пока только наполнение зоны проводимости электронами . Заполним зону проводимости электронами так , чтобы внешние электроны атомных остовов ока з ывали влияние на образование типа кристалли з ационной решетки . Предположим , что число внешних эл ектронов на последней оболочке атомного остова , после заполнения зоны проводимости , равно числу атомов с оседей (коор д инационному числу ) /5/. Коор д инационные числа ГЕК , ГЦК (гексагональной и гранецентрированной ) плотнейших упаковок 12 и 18, а объемноцентрированной решетки (ОЦК )8и 1 4/ 3/. Для ГЕК и ГЦК рассмотрим также число 9. Построим таблицу с учетом вышеизложенного . Температура комнатная . Э лемент R H . 10 10 (м 3 /K) Z. (шт .) Z остов. (шт .) Тип решетки Натрий Na -2,30 1 8 ОЦК Магний Mg -0,90 1 9 ГЕК Алюминий или Al - 0,38 2 9 Г ЦК А люминий Al -0, 3 8 1 1 2 Г ЦК Калий K -4, 2 0 1 8 О ЦК Кальций Ca -1,78 1 9 Г ЦК Кальций Ca T=737 K 2 8 ОЦК Скандий или Sc -0,67 2 9 ГЕК Ска нд ий Sc -0,67 1 18 ГЕК Титан Ti -2,40 1 9 ГЕК Титан Ti -2,40 3 9 ГЕК Титан Ti T=1158 K 4 8 ОЦК Ван ад ий V +0,76 5 8 ОЦК Хром Cr + 3,63 6 8 ОЦК Ж еле з о или Fe +8 ,00 8 8 ОЦК Жел езо Fe + 8,00 2 14 ОЦК Ж еле з о или Fe Т =1 189K 7 9 Г ЦК Железо Fe Т =1189K 4 12 Г ЦК Кобальт или Co + 3,60 8 9 ГЕК Кобальт Co + 3 ,60 5 12 ГЕК Никель Ni -0,60 1 9 ГЦК Медь или Cu -0,52 1 18 ГЦК Ме д ь Cu -0,52 2 9 ГЦК Ц инк или Zn +0,90 2 18 ГЕК Цинк Zn + 0,90 3 9 Г ЕК Рубидий Rb -5,90 1 8 О ЦК Итрий Y -1, 2 5 2 9 ГЕК Цирконий Zr +0,21 3 9 ГЕК Цирконий Zr Т =11 35 К 4 8 О ЦК Ниобий Nb +0, 7 2 5 8 О ЦК Молибден Mo +1,91 6 8 О ЦК Рутений Ru +22 7 9 ГЕК Родий или Rh +0,48 5 12 ГЦК Родий Rh +0 ,48 8 9 Г ЦК Паллади й Pd -6,80 1 9 ГЦК Серебро или Ag -0,90 1 18 ГЦК Серебро Ag -0, 9 0 2 9 ГЦК Кадмий или Cd +0,67 2 18 ГЕК Кад м ий Cd +0,67 3 9 ГЕК Це з ий Cs - 7 ,80 1 8 ОЦК Лантан La -0,80 2 9 ГЕК Церий или Ce +1,9 2 3 9 Г ЦК Церий Ce +1,92 1 9 Г ЦК Пра з еодим или Pr +0,71 4 9 ГЕК Празеодим Pr +0,71 1 9 ГЕК Неодим или Nd +0,97 5 9 ГЕК Неодим Nd +0,97 1 9 ГЕК Гадолиний Gd -0,95 2 9 ГЕК Гадолиний Gd T=1533 K 3 8 ОЦК Тербий Tb -4,30 1 9 ГЕК Тербий Tb Т = 1560 К 2 8 О ЦК Диспрозий Dy -2, 70 1 9 ГЕК Диспрозий Dy Т = 1657 К 2 8 О ЦК Э рбий Er -0,341 1 9 ГЕК Тулий Tu -1,80 1 9 ГЕК Иттербий или Yb + 3,77 3 9 ГЦК Иттербий Yb + 3,77 1 9 ГЦК Лютеций Lu -0,535 2 9 ГЕК Гафний Hf +0,4 3 3 9 ГЕК Гафний Hf Т =2050К 4 8 ОЦК Тантал Ta +0,98 5 8 ОЦК Вольфрам W +0,856 6 8 О ЦК Рений Re + 3 , 15 6 9 Г ЕК Ос м ий Os <0 4 12 ГЕК Иридий Ir +3,18 5 12 Г ЦК Платина Pt -0,194 1 9 Г ЦК Золото или Au -0,69 1 18 ГЦК Золото Au -0,69 2 9 ГЦК Таллий или Tl +0,24 3 18 ГЕК Таллий Tl +0, 2 4 4 9 ГЕК Свинец Pb +0,09 4 18 ГЦК Свинец Pb + 0,09 5 9 ГЦК Где : R H - Постоянная Холла (коэффициент Холла ) Z - предполагаемое число электронов , отданное одним атомом в зону проводимости Z остов . - число внешних электронов атомного остова. Тип решетк и - тип кристаллической структуры металла при комнатной температуре в некоторых случаях для температур фазовых переходов (T). Выводы. Несмотря на грубые допущения , из таблицы видно , что , че м больше ато м эле м ента отдает электронов в зону проводи м ости , тем положительнее постоянная Холла , и , наоборот , постоянн а я Холла отриц ательна для элементов , отдавших в зону проводимости од ин -два электрона , что не противоречит выводам Пайерлса , а также просматривается связь между электронами проводимости (Z) и валентными электронами (Zостов ), обуславливающим и кристаллическую структуру. Ф азовые переходы элемента из одной решетки в дру гу ю можно объяснить перебросом в зону проводимости металла одного из внешних электронов атомного остова или его во з вратом из зоны проводимости на внешнюю оболочку остова под воздей с твием внешних факторов (давление , температура ) . П ытались дать ра з г ад ку , а получили новую , довольно хорошо объясняющую физико-химические свойства элементов , загадку - это “координационное ч ис ло орбиталей” = 9 (девять ) для ГЦК и ГЕК . Такое частое явление числа -9 в приведенной таблице наводит на мысль , что плотнейшие упаковки недостаточно исследованы. Методом обратного отсчета от экспериментальных значени й коэффициента всестороннего сжатия к теоретическим по формулам Ашкрофта и Мермина /1/, определяя число Z, можно убедиться о его близком совпадении с приведенным в таблице 1. Приложение 2. Металлическая связь представляется обусловленной : как обобществлен ными электронами проводимости , так и “валентными” - внешними электронами атомного остова. Литератур а : 1. Н.Ашкрофт, Н.Мермин " Ф и з ика тве рд ого тела ". Москва , 19 79г. 2. Г.В.Самсонов "Справочник " Свойства элементов ".М осква, 19 76г. 3. Г.Кребс "Основы кристаллохимии неорганических соединений ". Москва , l971r. 4. Я.Г.Дорфман, И.К.Кикоин " Ф изика металлов ". Ленинград, 1 933г. 5. Г.Г.Скидельский "От чего зависят свой с тва кристаллов ". "Инженер " № 8, 19 8 9г. Гродно Г . Г . Филипенко март 19 9 бг. ПРИ Л ОЖЕНИЕ 1 . М еталл и ческая связь в плотнейших упаковках (ГЕК , ГЦК ) Из рассуждений о числе направленных связей ( или псевдосвязе й , т.к . между соседними атомами металла находится зона проводимости ) равном девяти по числу внешних электронов атомного остова для плотнейших упаковок , вытекает , что по аналогии с р ешеткой ОЦК (восемь атомов-соседей в первой координационной сфере ) у ГЕК и ГЦК ре ш еток в первой координационной сфере, должно быть девят ь , а имеем 12 атомов . Но 9 атомов соседей , связанных любым центральноизбранным атомом , косвенно подтверждаются экспериментальными данными по Холлу и модулю всестороннего сжатия (да и в опытах по эффекту де Гааза-ван -Альфена число осцилляций кратно девяти ). Значит для трех атомов из 12, связей либо нет , либо 9 направленных связей центральноизбранного атома перебирают 12 атомов первой коорд инационной сферы во времени и пространстве . На рис. 1.1, d, е показаны координационные сферы в плотнейших гексагональной и кубической упаковках. d e Рис. 1 .1 . Плот н ы е упаковк и Обратим внимание, что в гексагональной упаковке треугольники верхнего и нижнего оснований повернуты в одну и ту же сторону , а в кубической — в разные. Л итература : Б.Ф.Ормонт "Введение в физическу ю химию и кристаллохимию полупроводников ", Москва, 1968 год ПРИЛОЖ ЕНИЕ 2 . Теоретический расчет модуля всестороннего сжатия (В ). В =(6,13/(r s /а 0 )) 5 *10 10 дн /см 2 , где В - модуль всестороннего сжатия, а 0 - боровский радиус, r s - радиус сферы , объем которой равен объему , приходящемуся на один электрон проводимости. r s =(3/4 n) 1/3 , где n - плотность электронов проводимости. 1. Расчеты по Ашкрофту и Мермину. Элемент Z r s /a 0 В теоретич. В измеренный Cs 1 5.62 1.54 1.43 Cu 1 2.67 63.8 134.3 Ag 1 3.02 34.5 99.9 Al 3 2.07 228 76.0 2. Расчет по рассмотренным в работе моделям. Элемент Z r s /a 0 В теоретич. В измеренный Cs 1 5.62 1.54 1.43 Cu 2 2.12 202.3 134.3 Ag 2 2.39 111.0 99.9 Al 2 2.40 108.6 76.0 Конечно , давление газов свободных электронов само по себе , одно , не полностью определяет сопротивление металла сжатию , тем не менее во втором случае расчета теоретический модуль всестороннего сжатия лежит ближе к экспериментальному , причем с одной стороны . Очевидно необходим учет второго фактора - влиян и е на модуль “валентных” или внешних электронов атомного остова , определяющих кристаллическую решетку . Литература : 1. Н.Ашкрофт , Н.Мермин "Физика твердого тела ". Москва , 1979г. ПРИЛОЖЕНИЕ 3 . Таблица элементов (физическая ). Литература : Филипенко Г.Г.“Инженер” NN4 1990,1991 г . Москва
1Архитектура и строительство
2Астрономия, авиация, космонавтика
 
3Безопасность жизнедеятельности
4Биология
 
5Военная кафедра, гражданская оборона
 
6География, экономическая география
7Геология и геодезия
8Государственное регулирование и налоги
 
9Естествознание
 
10Журналистика
 
11Законодательство и право
12Адвокатура
13Административное право
14Арбитражное процессуальное право
15Банковское право
16Государство и право
17Гражданское право и процесс
18Жилищное право
19Законодательство зарубежных стран
20Земельное право
21Конституционное право
22Конституционное право зарубежных стран
23Международное право
24Муниципальное право
25Налоговое право
26Римское право
27Семейное право
28Таможенное право
29Трудовое право
30Уголовное право и процесс
31Финансовое право
32Хозяйственное право
33Экологическое право
34Юриспруденция
 
35Иностранные языки
36Информатика, информационные технологии
37Базы данных
38Компьютерные сети
39Программирование
40Искусство и культура
41Краеведение
42Культурология
43Музыка
44История
45Биографии
46Историческая личность
47Литература
 
48Маркетинг и реклама
49Математика
50Медицина и здоровье
51Менеджмент
52Антикризисное управление
53Делопроизводство и документооборот
54Логистика
 
55Педагогика
56Политология
57Правоохранительные органы
58Криминалистика и криминология
59Прочее
60Психология
61Юридическая психология
 
62Радиоэлектроника
63Религия
 
64Сельское хозяйство и землепользование
65Социология
66Страхование
 
67Технологии
68Материаловедение
69Машиностроение
70Металлургия
71Транспорт
72Туризм
 
73Физика
74Физкультура и спорт
75Философия
 
76Химия
 
77Экология, охрана природы
78Экономика и финансы
79Анализ хозяйственной деятельности
80Банковское дело и кредитование
81Биржевое дело
82Бухгалтерский учет и аудит
83История экономических учений
84Международные отношения
85Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
86Финансы
87Ценные бумаги и фондовый рынок
88Экономика предприятия
89Экономико-математическое моделирование
90Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
Приезжаю домой - все наготовлено и соус (картошка с мясом), и рис с мясом, и салаты и разносолы, и про работу мои переживания жена послушала ... Думаю - это счастье.
Оказалось - задний бампер.
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Обратите внимание, реферат по химии "К вопросу о металлической связи в плотнейших упаковках химических элементов", также как и все другие рефераты, курсовые, дипломные и другие работы вы можете скачать бесплатно.

Смотрите также:


Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2016
Рейтинг@Mail.ru