Реферат: К вопросу о металлической связи в плотнейших упаковках химических элементов

Обычно в литературе металлическая связь описывается, как осуществленная посредством обобществления внешних электронов 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 упаковках 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 соседних 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 ыв ести из квантовомеханических расчетов кристаллическую структуру металла по электронному строению атома, хотя, например, Ганцхорн и Делин гер указ али на возможную связь меж ду наличием кубической 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 те лесным диагоналям куба и хорошо приспособлены для связи каждого атома с его 8 соседями в кубической объемноцентрированной решетке. При этом оставшиеся орбитали направлен ы к центрам граней 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 обобществл енных электронов (физика), ответственных за гальваномагнитные свойства.

Возможно вы искали - Реферат: Как правильно выбрать весы для работы в лаборатории (аналитические и лабораторные весы Госметр)

Согласно /1/с тр.20, число Z- электроны в зоне проводимости,получено авторами, предположительно, исходя из валентности металла по кислороду, водороду и обязано быть подвергнуто сомнен ию , т.к. экспериментальные данные по Х оллу и модулю всестороннего сжатия близки к теор етическим т олько для щелочных металлов. ОЦК решетка, Z=1 не выз ывает сомнений. Координационное число равно 8.

На простых примерах покажем, что на одну связь у алмаза при пло тности упаковки 34 % и координационном 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 приходится 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%.

Похожий материал - Реферат: Калий и натрий

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 мысл . Оставшиеся 26% кратны 8,66 и 100% ги 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 так, 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 ГЕКи ГЦК - 12 или 9).

Очевидно, что для подтверждения нашей модели необходимо сравнить экспериментальные и теоретические данные по Холлу, коэффициенту всестороннего сжатия и т.д.

ГРУБОЕ, КА ЧЕС ТВЕННОЕ ОПРЕД ЕЛЕНИ Е КОЛ ИЧЕСТВА

ЭЛЕКТРОНОВ В ЗОНЕ ПРОВОДИМОСТИ МЕТАЛЛА - ЭЛЕМ ЕНТА.

ОБЪ ЯСНЕНИЕ Ф АКТОРОВ, ВЛИЯЮЩИХ НА ОБРАЗОВАНИЕ ТИПА

РЕШ ЕТКИ МОНО КРИСТАЛЛА И НА ЗНАК ПОСТОЯННОЙ ХОЛЛ А.

(Алгоритм построения модели)

Очень интересно - Реферат: Кальций

Изм ерения поля Холла позволяют определить знак носителей з аряд а в зоне проводим ости. Одна из зам ечательных особенностей эффекта Холла з аключается, однако, в том , что в некоторых мета ллах коэффициент Холла положителен, и поэтому носители в них должны, видимо, иметь заряд, противоп 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 зага дки должна дать полная квантовомеханическая теория твер дого тела.

Примерно, как для некоторых случаев применения граничных условий Борна-Кармана, расс 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, наблю дается противоположное движение " места" незаполнившего трубку, электрона, то есть движение неотрицательного заряда. Вариант второй: в трубке один элект рон - воз можно движение только одного заряда - отрицательно заряженного 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. Схем атическое из ображение з оны проводимости двух раз ныхметаллов. (М асштабы не соблюдены) .

Вам будет интересно - Реферат: Каменный уголь

а) - вариант первый;

б) - вариант второй.

На порядок движения электронов также будут накладывать свои ус ловия и структура зоны проводимости, и температура, и примеси, дефекты, а для магнитных материалов и рассеяние на магни тных квази час 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 оказ ывали влияние на образование типа кристаллиз ационной решетки. Предположим, что число внешних электронов на последней оболочке атомного остова, после заполнения зоны проводимости, равно числу атомов с оседей (коорд инационному числу) /5/. Коорд инационные числа ГЕК, ГЦК (гексагональной и гранецентрированной) плотнейших упаковок 12 и 18, а объемноцентрированной решетки (ОЦК)8и14/ 3/. Для ГЕК и ГЦК рассмотрим также число 9.

Построим таблицу с учетом вышеизложенного. Температура комнатная .

Похожий материал - Реферат: Каучук, строение, свойства, виды и применение в профессии коммерсанта

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 решетки - тип кристаллической структуры металла при комнатной температуре в некоторых случаях для температур фазовых переходов (T).

Выводы.