Химическая связь в курсе неорганической химии (металлическая связь). Гончаров Е.Г - 12 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ВГУ | Воронеж

Составители: 

Рубрика: 

12
Ïðè ðîñòå ÷èñëà âçàèìîäåéñòâóþùèõ àòîìîâ äîïîëíèòåëüíûå óðîâíè
ðàñïðåäåëÿþòñÿ ìåæäó óæå èìåþùèìèñÿ è çîíà êàê áû «óïëîòíÿåòñÿ»,
íî øèðèíà åå îñòàåòñÿ íåèçìåííîé.
Ðàññòîÿíèå ìåæäó óðîâíÿìè â çîíå êðèñòàëëà î÷åíü ìàëî.  êðèñòàë-
ëå ðàçìåðîì 1 ì
3
ñîäåðæèòñÿ 10
28
àòîìîâ. Ïðè øèðèíå çîíû ïîðÿäêà 1 ýÂ
ðàññòîÿíèå ìåæäó óðîâíÿìè â íåé ðàâíî ≈10
-28
ýÂ. Ýòî ðàññòîÿíèå íà-
ñòîëüêî ìàëî, ÷òî ýíåðãèÿ â çîíå èçìåíÿåòñÿ ïî÷òè íåïðåðûâíî. Îäíàêî
ïðè ðàñïðåäåëåíèè ýëåêòðîíîâ ïî óðîâíÿì çîíû è îöåíêå ýëåêòðîïðî-
âîäíîñòè êðèñòàëëà íåîáõîäèìî ó÷èòûâàòü äèñêðåòíûé õàðàêòåð ýíåð-
ãåòè÷åñêèõ óðîâíåé â çîíå.
Ïîâåäåíèå «ýëåêòðîííîãî ãàçà» â ìåòàëëàõ äîëãîå âðåìÿ óïîäîáëÿëè ñâîé-
ñòâàì ìîëåêóë, íàõîäÿùèõñÿ â ãàçîâîì ñîñòîÿíèè (òåîðèÿ Äðóäå è Ëîðåíöà).
Îäíàêî çàòåì âûÿñíèëîñü, ÷òî ýëåêòðîíû ïðîâîäèìîñòè â ìåòàëëå íå ïîä÷è-
íÿþòñÿ êèíåòè÷åñêîé òåîðèè ãàçîâ. Äåéñòâèòåëüíî, çàâèñèìîñòü ñêîðîñòè
äâèæåíèÿ ãàçîâûõ ìîëåêóë îò òåìïåðàòóðû ïîä÷èíÿåòñÿ óðàâíåíèþ
!
m
êÒ
υ
=
,
ãäå ê  ïîñòîÿííàÿ Áîëüöìàíà. Â ñâÿçè ñ ýòèì ñêîðîñòü ãàçîâûõ ìîëå-
êóë ðàñòåò ñ ïîâûøåíèåì òåìïåðàòóðû.
Ïîâåäåíèå ýëåêòðîíîâ ïðîâîäèìîñòè â ìåòàëëàõ ïîä÷èíÿåòñÿ êâàí-
òîâîé òåîðèè ìåòàëëîâ, èç êîòîðîé ñëåäóåò, ÷òî óæå ïðè òåìïåðàòóðå ÎÊ
ýëåêòðîíû ïðîâîäèìîñòè â ìåòàëëå èìåþò çíà÷èòåëüíûé çàïàñ ýíåðãèè.
Ýòî ñâÿçàíî ñ òåì, ÷òî ýëåêòðîíû, ó÷àñòâóþùèå â ïðîâîäèìîñòè, ðàñïî-
ëîæåíû íà ñàìîì âåðõó ýíåðãåòè÷åñêîé çîíû è èìåþò, òàêèì îáðàçîì,
ìàêñèìàëüíóþ ýíåðãèþ. Òàê, ýëåêòðîíû ïðîâîäèìîñòè â ìåòàëëè÷åñêîì
ëèòèè èìåþò ýíåðãèþ, ðàâíóþ 4,74 ýÂ. Òåïåðü ñðàâíèì ýòó âåëè÷èíó ñ
ýíåðãèåé ãàçîâûõ ìîëåêóë ïðè êîìíàòíîé òåìïåðàòóðå:
3
/
2
êÒ≈0,03 ýÂ.
Âñëåäñòâèå ýòîãî? ïîâûøåíèå òåìïåðàòóðû ìåòàëëè÷åñêîãî îáðàçöà
âïëîòü äî òåìïåðàòóðû ïëàâëåíèÿ íå âëèÿåò íà ýíåðãèþ ýëåêòðîíîâ è
òàêîå ñîñòîÿíèå «ýëåêòðîííîãî ãàçà» íàçûâàåòñÿ âûðîæäåííûì (íå çà-
âèñÿùåì îò òåìïåðàòóðû).
Ïðèíöèïèàëüíîå ðàçëè÷èå ìåæäó ìåòàëëè÷åñêèìè êðèñòàëëàìè è
âåùåñòâàìè ñ ïðåèìóùåñòâåííî êîâàëåíòíûì òèïîì ñâÿçè çàêëþ÷àåòñÿ
ïðåæäå âñåãî â ïðîöåññå îáðàçîâàíèÿ ýëåêòðîíîâ ïðîâîäèìîñòè. Åñëè â
ìåòàëëàõ äàæå ïðè ÎÊ êîíöåíòðàöèÿ «ýëåêòðîííîãî ãàçà» î÷åíü âûñîêà
(êàæäûé àòîì â ñðåäíåì îòäàåò îäèí ýëåêòðîí â îáùåå ïîëüçîâàíèå), òî â
êîâàëåíòíî -èîííûõ êðèñòàëëàõ ýëåêòðîíîâ ïðîâîäèìîñòè ïðè òåìïåðà-
���� ������������������������������ � ������� ��������������� ������
����������������������������������������������������������������
���������������������������������
   �����������������������������������������������������������������
���������������������������������������������������������������������
����������� ������ ��������� �� ���� ������ ≈������ ���� ���� ����������� ���
��������������������������������������������������������������������
���� �������������� ����������� ��� �������� ����� �� ������� �����������
�����������������������������������������������������������������
��������������������������
   ����������������������������������������������������������������������
������������������������������������������������������������������������
�����������������������������������������������������������������������
������� ������������� ������� ������� ��������������� ������������ ��������
�������������������������������������������������������������
                                  �υ � �
                                      = �� �
                                   �   �
   �������������������������������������������������������������������
������������������������������������
   ���������� ����������� ������������� �� ��������� ������������ �����
���������������������������������������������������������������������
������������������������������������������������������������������
��������������������������������������������������������������������
�����������������������������������������������������������������
�����������������������������������������������������������������
������������������������������������������������������������������
��������� �������� �������� ���� ���������� ������������� ���� ��≈����� ���
����������� ������� ���������� ������������ ��������������� �������
������� ��� ������������ ���������� ��� ������� ��� �������� ����������� �
������ ���������� �������������� ������ ����������� ������������ ���� ���
������������������������
   ��������������� ��������� ������ ��������������� ������������ �
����������������������������������������������������������������
�������������������������������������������������������������������
������������������������������������������������������������������
����������������������������������������������������������������������
������������������������������������������������������������������
��

Страницы