Ю., Ташкеева Г.Қ. Физикалық материалтануға кіріспе
-сурет. Көміртектің оңашаланған атомдарындағы электрондардың таралуы (негізгі күй) 2.2-сурет
жүктеу/скачать 5,26 Mb.
|
| 2.1-сурет. Көміртектің оңашаланған атомдарындағы электрондардың таралуы (негізгі күй)
2.2-сурет. Екі атомның атомаралық қашықтыққа тәуелді әсерлесу потенциалының өзгеру сызбасы. Координатаның басында белгіленген атом орналасқан. r- тепе-теңдік атомдар арасындағы қашықтық, rатом – атомдар арасындағы қашықтық. Хунд ережесіне сай аталған электрондық конфигурация жұптаспаған валенттік электрондардың максималь саны кезінде ең аз энергияға ие. Мысал ретінде 2.1-суретте көміртектің оңашаланған атомының валенттік 2р-электронның таралуы көрсетілген, олар екі р-орбитальда бір бірден орналасады. Материалтануда жартылай өткізгіш пен диэлектриктерді периодтық жүйенің сол және ортаңғы бөлігінде орналасқан топша ретінде қарастырады (2.1-кесте). 2.1-кесте. Элемент қатарының химиялық байланыс энергияларының мәндері, эВ/ат 1 Бұл кесте Ч.Киттельдің «Введение в физику твердого тела»:(– М.: Наука, 1978) кітабынан алынған. Байланыс энергиясы дегеніміз қатты денені 0К кезіндегі жеке нейтральды атомдарға бөлуге қажет энергия. Тек металдар орналасқан топшалар А әрпімен белгіленеді, ал оң жақта орналасқан топша – В әрпімен белгіленеді (химияда басқа белгіленулер қолданылады: А-топшасына (немесе негізгі топшаға) (n–1) d-бұлтшалары толтырылмаған кездегі ns-бұлтшаларының толтырылуы жүретін элементтер жатады; В-топшасына (немесе қосымша топшаға) (п–1) d және (и–2) f бұлтшалары, сондай-ақ (n– 1) d-бұлтшаларының толтырылуы жүретін ns-бұлтшаларының толтылуы жүретін элементтер жатады). Валенттік электрондарға тек сыртқы ғана емес, бұрынғы бұлтшалар да жатады. Оңашаланған атомдардың жақындауы және атомдық ансамбльдердің пайда болуы электрондық бұлтшалар (валенттік электрондардың барлық бұлтшалары) қабылдамайды. Әртүрлі атомдарға жататын валенттік электрондардың өзара әсерлесуі деңгей астында оңашаланған атомдардың дискретті деңгейінің кеңеюін тудырады. Энергетикалық ядродан сәйкес деңгейге алысырақ жойылған болса, онда кеңею басталатын жақындайтын атомдар арасындағы қашықтық соғұрлым үлкен болады. Тепе-тең атомаралық қашықтық r0 кезінде (2.2-сурет) байланыс түзуге қатысатын барлық электрондар деңгейі кеңейеді. Химиялық байланыс пайда болған кезде валенттік электрондардың толқындық қасиеттері өзгереді. Элементар заттарда химиялық байланыстың: металдық, коваленттік (гомеополярлы) және Ван-дер-ваальстік сияқты үш түрі бар. Қосылыстар мен ерітінділерде иондық байланыс болуы мүмкін. Ережеге сай, күрделі, қарапайым заттарда аралас (гетеродесмикалық) байланыс жүзеге асырылуы мүмкін. Байланыстың негізгі сипатына байланыс энергиясы, байланыс ұзындығы, валенттік электрондардың энергетикалық спектрі жатады. Байланыс энергиясы дегеніміз – қатты денені түзу кезінде пайда болған байланыс энергиясын жоюға қажетті, ондағы атомдар еркін күйге жеткізуге қажетті энергия шамасы. Байланыс энергиясы шамасын байланыс ұзындығымен, серпімді модуль шамасымен, заттың балқу температурасымен, заттың қаттылығымен (байланыс энергиясы көп болған сайын, ережеге сай, аталған сипаттамалардың шамалары жоғары болады) сипаттауға болады. Әртүрлі химиялық байланыстар әртүрлі кристалдық химиялық құрылымның түзілуіне алып келеді, олардың әрқайсысы өзінің, өзіне тән атомдардың (иондардың) кеңістік орналасуы, сәйкесінше өзінің базисімен, қарапайым ұяшық типімен, координациялық санмен және т.б. сипатталады. Әртүрлі химиялық байланыстар бағытталуының әртүрлі дәрежесімен (әрүрлі тығыздық бағытымен) сипатталынады. Әрбір кристалдық химиялық құрылым: кристалдық тор және кері тор болып екі тормен сипатталынады. Кристалдық тордың өлшемділігі – ұзындық L,кері вектордың өлшемділігі 1/L. Кері тор кеңістікте к толқындық санынан құрылады. Кристалдық тордың негізгі векторлары (а, b, с) мен кері тордың негізгі векторлары (а*, b*, с*) арасында бірмәнді сәйкестік бар: а*а=2π; b*b=2π; с*с=2π; а*b=0; b*а=0; с*а=0; а*с=0; b*с=0; с*b=0. Кристаллографияда (қатты дененің физикасы мен материалтанудан ерекшелігі) әдетте, жоғарыда келтірілген векторлардың көбейтіндісінің 2 скалярлық туындысы жойылады және кері тор кері кеңістікте құрылады. Кері тордың құрылымы кристалдық тордың құрылымы секілді реалды, ал маңыздылық кері тордың құрылымымен анықталынатын деңгейдегі валенттік электрондардың қозғалысы (сондай-ақ олардың энергия бойынша таралуы), кристалдарда өтетін көптеген толқындық үдерістермен байланысты. Сәйкесінше, кристалдық және кері торлар атомдары қатты денелерде біріктіру кезіндегі химиялық байланыстың туындауымен анықталынады. k-кеңістікте аумақтар түзіледі, беттік қабаты кристалдық торда диафрагацияланатын сол электрондық толқындардың толқындық векторымен сәйкес келеді. Бұл Бриллюэн аумақтары. жүктеу/скачать 5,26 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|