Все вещества - газообразные, жидкие и твердые - состоят из атомов и молекул. Способность атомов вступать в соединение с атомами других элементов и образовывать молекулы, обусловлены внешними валентными электронами.
Существующие виды связей:
а) ковалентная связь
(рисунок 1.1) характеризуется образованием устойчивых электронных пар электронов, ранее принадлежавших отдельным атомам. Эти пары становятся общими для атомов, входящих в состав молекулы. Электроны при движении по молекулярной орбите чаще всего находятся между ядрами, где создается как бы избыток отрицательного заряда, что способствует сближению атомов.
Рисунок 1.1 - Молекулы с ковалентной связью
Если двухатомная молекула состоит из атомов одного элемента (H2, N2, Cl2), то электронная пара в равной степени принадлежит обоим атомам, такую молекулу называют неполярной или нейтральной, у них центры положительных и отрицательных зарядов совпадают.
Если двухатомная молекула состоит из атомов различных элементов, то электронная пара может быть смещена к одному из атомов. Такую ковалентную связь называют полярной, а молекулу с полярной связью, у которой центры зарядов не совпадают, - полярными или дипольными. Дипольная молекула характеризуется величиной электрического дипольного момента, измеряемого в Кл·м:
,
где q - значение заряда, Кл;
l - расстояние между центрами зарядов.
Материалы с ковалентными связями характеризуются высокой твердостью, тугоплавкостью (Кремний).
б) ионная связь
- вызывается силами электрического притяжения между положительными и отрицательными ионами. К ним относятся ряд металлов и типичные металлы. Например: хлористый цезий ClCs и титанита барий BaTiO3, оксиды Cu2O, ZnO, Fe2O3, NiO. Молекулы таких веществ - полярные, ионная связь менее прочная, чем ковалентная.
в) металлическая связь
, в основном в металлах. Атом, отдавший внешний электрон, превращается в положительный ион, или вновь присоединяется, превращаясь в нейтральный атом. Т.е. металл можно рассматривать как систему, построенную из положительных ионов, находящихся в среде свободных электронов.
2. Кристаллическое строение веществ:
а) кристаллические
- если атомы или молекулы характеризуются геометрически упорядоченным расположением;
б) аморфные
(бесструктурные) - характеризуются хаотическим расположением;
в) аморфно - кристаллические
, т.е. могут находиться как в кристаллическом, так и в аморфном состоянии (SiO2).
3. Кристаллические вещества
- это большинство твердых веществ обладающих кристаллическим строением. Форма внутреннего строения - это геометрически правильное расположение атомов или молекул. Кристаллические решетки классифицируют по виду частиц и по форме элементарных ячеек. Возможны 14 видов пространственных решеток: триклинная, моноклинная, таллическая, тетрагональная, ромбоэдрическая, гексагональная, кубическая и т.д.
Триклинная
- обладает наименьшей пространственной асимметрией, так как все ребра ячейки различны и не составляют между собой прямого угла.
Кубическая
- наибольшая пространственная симметрия, так как ребра одинаковы, между собой составляют прямой угол.
Остальные - занимают промежуточные положения.
Кристаллические решетки обладают размерами, которые характеризуют ее параметр - это расстояние между ближайшими параллельными атомными плоскостями, образующими элементарную ячейку.
Параметр кубической решетки обозначают буквой, а
≈0,28-0,6 Нм.
Параметр гексагональной решетки - обозначается двумя индексами: а- сторона шестигранника, с
- высота призмы.
В зависимости от вида частиц, образующих кристаллическую решетку, различают: атомные, ионные, металлические и молекулярные решетки.
Атомные
- в узлах нейтральные атомы связанные ковалентной связью.
Ионные
- в них чередуются положительные и отрицательные ионы (ионная связь).
Металлические
- в узлах положительные ионы, в промежутках - свободные электроны.
Молекулярные
- в узлах молекулы, а связь - ковалентная и ионная.
4. Дефекты кристалла
Кристаллическая решетка.
Полупроводники, как правило, - твердые тела с регулярной кристаллической структурой - монокристаллы. Их кристаллическая решетка состоит из множества повторяющихся и примыкающих друг к другу элементарных ячеек
той или иной формы и размера. В случае простейшей кубической решетки (Ge, NaCl и др.) ребро элементарной ячейки - куба - есть постоянная решетки а(0,4-0,6 нм). Кубическая решетка типа алмаза (Si, Ge) состоит из тетраэдров (рисунок 1.2); расстояние между смежными атомами около 0,25 нм.
Автоматизация судовой энергетической установки
Автоматическое управление технологическими процессами является одним из главных направлений научно-технического прогресса на морском транспорте.
Автоматизация СЭУ обеспе ...
Утечка речевой информации по волоконно-оптическим линиям
На смену медным проводам постепенно приходят волоконно-оптические линии
связи. Они обеспечивают большую пропускную способность, они долговечнее.
Однако, ...
Анализ алгоритмов цифровой обработки сигналов. Исследование корректирующих способностей циклических кодов
цифровой сигнал циклический код
Цифровой фильтр - в электронике любой фильтр, обрабатывающий цифровой сигнал с целью выделения и/или подавления определённых частот этого ...