Ю., Ташкеева Г.Қ. Физикалық материалтануға кіріспе
§ 4. Металдар мен жартылай өткізгіштердегі химиялық байланыстардың ерекшеліктері
жүктеу/скачать 5,26 Mb.
|
| § 4. Металдар мен жартылай өткізгіштердегі химиялық байланыстардың ерекшеліктері
Металдық қасиетке ие қатты денелер немесе металдарды екі жүйеден тұратын жиынтық ретінде қарастыруға болады: периодтық құрылымның кеңістігінде түзілетін, тербелетін иондардың жүйе бөлігі және еркін делокализацияланған және ұжымдастырылған электрондарға қатысты жүйе бөлігі. Иондар жүйе бөлігі бар ұжымдасқан электрондардың өзара әсерлесуі нәтижесінде электрондардың рұқсат етілген және тыйым салынған энергиясының жолақтары пайда болады. Металдың басқа қатты денелерден басты айырмашылығы – металдарда валенттік аймақ жартылай электрондармен толтырылған. Сондықтан металдардың электрөткізгіштігі валенттік аумақтағы электрондардың қозғалысымен байланысты, ал заряд тасымалдаушылардың концентрациясы температураға тәуелділігі аз және көбінде 1022 см3 құрайды. Металдық байланыстар бағытталмаған және қанықпаған сипаттарға ие. Байланыстың бағытталмағандығы тәжірибе жүзінде валенттік электрондардың тығыздығы көптеген металдық кристалдардың көлемі бойынша біртекті таралуымен, ал қанықпағандық - әртүрлі валентті элементі бар үлкен концентарциялы қатты ерітінділер түзу қабілеттігіне негізделінеді. Валенттік электрондар иондармен әсерлесе отырып, иондар арасындағы тебіліс күштерін қалпына келтіреді (еркін электрондар моделі). Ұжымдастырылған валенттік электрондар энергиясы металдарда квантталған. Сондықтан рұқсат етілген энергия аумағында валенттік электрондар энергиясының дискретті мәндерін ғана қабылдайды, алайда, көрші энергетикалық деңгейлер арасындағы айырмашылық өте аз (~10-22 эВ). Металдардағы валенттік электрондар өте төмен энергетикалық деңгейлерді орнын басуға ұмтылады. Валенттік электрондар атомаралық қашықтыққа сәйкес келетін периоды бар потенциалдық периодтық өрісі түзетін оң иондар торында қозғалады. Тыйым салынған энергия аумағының бар болуы электрондардың толқындық табиғатына тәуелді. Қарапайым металдарда d-және f-қабықша бөліктері не бос, не толығымен толтырылған болады. Ауыспалы металдарда (n–1)d- және (n–2)f- қабықша бөліктерінің толтырулары жүреді, ережеге сай nS-электрондардың бар болуы кезінде қарапайым металдар IА, IB, IIА, IIВ, IIIВ-IVВ топшаларында орналасқан, ал ауыспалы металдар IIIА-VIIIА топшаларында орналасқан. Барлық сілтілік металдар (IА топшасы) КОК торға ие, ал олардың Бриллюэннің оң жақтағы аумағы ромбододекаэрге ие. Олардағы электронды концентрация 1 эл/ат., сондықтан Бриллюэн зонасы тек жартылай толтырылған, Фермидің беткі қабаты сфера болып келеді. 2.3-кестеде сілтілік металдар мен IB топшасының металдарының кейбір қасиеттері келтірілген. Кестеден металдардың периодтық жүйеде орналасуы мен олардың қасиеттері арасындағы байланыс көрініп тұр. Атомдық нөмірдің артуымен атомдық радиус пен тор периоды артады, байланыс энергиясы (және сәйкесінше балқу температурасы), Ферми энергиясы кемиді, қозғалғыштық артып, т* кемиді. Сілтілік металдар мен IB топшасының металдары – мыс, күміс және алтын ns қабықшасына ие және осы металдарды салыстыру үлкен қызығушылық тудыруда. Бұл металдардың сілтілік металдардан ерекшелігі ҚОК торда кристалданады. жүктеу/скачать 5,26 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|