Зерттеудің статистикалық және термодинамикалық әдістері
жүктеу/скачать 0,97 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Металдық кристалдар.
- Молекулалық кристалдар
| Атомдық кристалдар. Кристалдық тордың түйіндерінде кванттық-механикалық табиғаттағы гомеополярлық, немесе коваленттік байланыстармен байланысқан нейтрал атомдар орналасады. Алмаз бен графит - атомдық кристалдар (көміртегінің екі түрлі күйі) болып табылады, оларға тағы да кейбір бейорганикалық қоспалар (ZnS, ВеО және т.б.), сондай ақ, жартылай өткізгіштер — германий Ge және кремний Si жатады. Алмаздық тордың құрылымы 104-суретте көрсетілген, мұнда көміртегінің әр атомы тетраэдр төбелерінде одан бірдей қашықтықта орналасқан, осындай төрт атоммен қоршалған.
Валенттік байланыстар екі атомды қамтып алатын орбита бойымен қозғалатын электрондық жұптар арқылы жүзеге асады, және олардың бағыты болады: коваленттік күштер орталықтағы атомнан тетраэдр төбелеріне қарай бағытталған. Алмаздың графиттен айырмашылығы, алмаздық тордың жазық қабаттары болмайды, бұл кристалдың жеке қабаттарын жылжытуға мүмкіндік бермейді, сондықтан, алмаз берік қосынды болып саналады. Металдық кристалдар. Кристалдық тордың түйіндерінде металдың оң иондары орналасады. Кристалдық тордың құрылуы барысында, атомдарымен әлсіз байланысқан валенттік электрондар атомдарынан бөлініп, жекелеген атомға да, көршілес екі атомға да байланыссыз, олар еркін қозғалып жүреді. Осылайша металдарда, газ молекулалары сияқты, оң иондардың арасында «еркін» электрондар қозғалып жүреді, олардың бар болуы, металдардағы электр өткізгіштікті арттырады. Металдық байланыстың бағытталған әсері болмайды, тордағы оң иондардың қасиеттері бірдей, сондықтан металдар жоғарғы ретті симметриялы болуы керек. Шынында да, көптеген металдардың торлары кубтық көлемдік орталықтандырылып сығылған (Li, Na, К, Rb, Cs) және кубтық қырлары орталықтандырылған (Сu, Ag, Pt, Au) болады. Көбінесе металдар поликристал түрінде кездеседі. Молекулалық кристалдар. Кристалдық тордың түйіндерінде заттың бейтарап молекулалары орналасады, олардың арасындағы әсер етуші күштер, атомдардың электрондық қабаттарындағы электрондардың өзара ығысуына негізделген. Бұл күштер ван-дер-ваальс күштері деп аталады, себебі, олардың табиғаты, газдарды идеал газдардан ауытқуға әкелетін, молекулалар арасындағы тартылыс күштеріндегідей. Молекулалық кристалдарға, мысалы, көптеген органикалық қоспалар (парафин, спирт, резина және т.б.), инертті газдар (Ne, Аr, Кr, Хе) және қатты күйдегі газдар СО2, О2, N2, мұз, сондай ақ, бромның Вr2 , иодтың I2 кристалдары жатады. Ван-дер-ваальс күштері әлсіз күштер болып табылады, сондықтан, молекулалық кристалдар оңай деформацияланады. Кейбір қатты денелерде, бір уақытта бірнеше байланыс түрі болуы мүмкін. Мысал ретінде графитті алуымызға болады (гексагоналдық тор). Графиттік тор (105 сурет) көміртегі атомдары дұрыс алтыбұрыштардың төбелерінде орналасқан бірнеше параллель орналасқан жазықтардан тұрады. Жазық беттердің ара қашықтығы алтыбұрыш атомдарының ара қашықтығынан екі еседей көп. Жазық қабаттар бір бірімен ван-дер-ваальс күштерімен байланысқан. Графиттің екі түріндегі кристалдық тордың – графит пен алмаз құрылымындағы айырмашылық, олардың физикалық қасиеттерінің әр түрлі екендігін түсіндіреді: графиттің жұмсақтығы және алмаздың беріктігі; графит — электр өткізгіш, алмаз — диэлектрик (еркін электрондары жоқ) және т. б. 104-сурет 105-сурет Атомдардың кристалдардағы орналасуы, сондай ақ, кристалдық тордың берілген атоммен қасиеттері бірдей көршілес атомдардың саны - координаттық сан арқылы да сипатталады. Атомдар мен иондардың кристалдық торларының үлгісін көрсету үшін шарлардың тығыз қорапша жүйесі қолданылады. Жазық беттегі радиустары бірдей шарлардың тығыз қораптаудың қарапайым жағдайын қарастырсақ, олардың орналасуының екі түрлі әдісін көруге болады (106, а, б сурет). Оң жақтағы қораптың тығыздығы үлкен болады, себебі, шарлары сан жағынан бірдей, қабырғасы квадраттың қабырғасына тең ромбтың ауданы квадраттың ауданынан кіші болады. Суреттен көрініп тұрғандай, қораптардың айырмашылығы, координаттық сан айырмашылығына алып келеді: сол жақтағы упаковканың координациялық саны 4-ке, оң жақтағы — 6-ға тең, яғни, қорапша тығыз болған сайын, координациялық сан көп болады. Кристалографиядағы көптеген мүмкін болатын комбинациялардың ішінен нақты мәні бар болатын қораптың екі түрі ғана: 1) екі қабатты қорап АВАВАВ... — гексагоналды тығыз қорапталған құрылым (108-сурет); 2) үш қабатты қорап АВСАВС... — кубтық қырлары орталықтандырылған құрылым болып табылады (109-сурет). Екі тордағы да координаттық сан 12-ге тең және қораптың тығыздығы бірдей — атомдар кристалдың жалпы көлемінің 74% құрайды. Кубтық көлемдік орталықтандырылған торға сәйкес келетін координаттық сан 8-ге тең, алмаздық торға сәйкес келетіні - 4-ке тең (104- сурет). Екі-үш қабатты қораптардан басқа, бірдей қабаттарының қайталану периоды үлкен, көп қабатты упаковкаларды жасауға болады, мысалы, АВСВАСАВСВАС... — алты қабатты қорап. 6, 15 және 243 қабаттары периодты түрде қайталанатын, карбидтің SiC модификациясы болады. Егер кристалл әр түрлі элементтердің атомдарынан құралған болса, оны әр түрлі өлшемдегі шарлардың қорабы түрінде алуға болады. 110 суретте ас тұзының пішінді кескіні келтірілген. Хлордың ірі иондары (r=181 пм) тығыз, үшқабатты қорапты құрайды, мұнда үлкен қуыстар өлшемі кіші натрий иондарымен толтырылады (r=98 пм). Na-ң әр бір ионы Сl-дың алты ионымен қоршалған, және керісінше, әр бір Cl ионы, Na-дің алты ионымен қоршалған. 106-сурет 107-сурет жүктеу/скачать 0,97 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|