Трехвалентный атом - алюминий
Cтраница 1
Трехвалентный атом алюминия, заменяя в кремнекислородном тетраэдре четырехвалентный атом кремния, освобождает одну дополнительную валентность. Благодаря этому отрицательный заряд кремнекислородного радикала увеличивается на столько единиц, сколько атомов кремния в радикале замещается атомами алюминия. [1]
Наоборот, трехвалентный атом алюминия может отдать только 3 электрона в валентную зону; таким образом, остается пустое место, которое вызывает дырочную проводимость. Конечно, на самом деле все обстоит не так просто. Энергетические уровни атомов фосфора, отдающих электроны ( доноров), лежат несколько ниже нижнего края зоны проводимости; уровни атомов алюминия ( акцепторов) лежат несколько выше верхнего края валентной зоны. Но при комнатной температуре эта разность между зонами и положением уровней не существенна. [2]
Однако часть трехвалентных атомов алюминия была замещена неэквивалентно, например двухвалентными атомами магния или железа, а часть четырехвалентных атомов кремния - трехвалентными атомами алюминия или других элементов. [3]
В природных условиях замещение трехвалентных атомов алюминия в гексакоординированном состоянии большим числом двухвалентных атомов магния и небольшим числом других двухвалентных атомов приводит к появлению отрицательного заряда решетки. В природном алюмосиликате ( бейделлите), который часто встречается в разных количествах вместе с монтмориллонитом, преобладает второй тип структуры. В природном состоянии электронейтральность сохраняется за счет удаления положительных щелочных ионов, таких как Na, К и Са, которые связываются с внешней стороной кремнеземных слоев. Щелочные ионы глин могут легко обмениваться со многими другими ионами металлов в водных растворах. Степень этого обмена, названного основной обменной способностью, лежит обычно в пределах от 0 64 до 0 94 мэкв, для монтмориллонитовых глин и от 0 38 до 1 08 мэкв для бейделлитовых. [4]
При замещении четырехвалентного атома кремния трехвалентным атомом алюминия в кремнекислородном тетраэдре освобождается одна дополнительная отрицательная валентность, благодаря чему отрицательный заряд кремнекислородного аниона увеличивается на столько единиц, сколько атомов кремния в радикале замещается атомами алюминия. При замене в нейтральной группе Si4O8 одного атома кремния атомом А1 получается алюмо-кислородный анион ( AlSi3O8) с одной отрицательной валентностью. [5]
 |
Зонная структура примесного полупроводника. а - п-тила. б - р-типа. [6] |
Концентрация дырок в валентной зоне может быть резко увеличена путем добавления в полупроводник акцепторов - трехвалентных атомов алюминия, индия или галлия. В этом случае дополнительные электроны проводимости также не возникают, и количество дырок преобладает над числом электронов. Полупроводники такого рода называются полупроводниками р-типа проводимости. [7]
Однако часть трехвалентных атомов алюминия была замещена неэквивалентно, например двухвалентными атомами магния или железа, а часть четырехвалентных атомов кремния - трехвалентными атомами алюминия или других элементов. [8]
 |
Вольтамперная характеристика ( а, условное обозначение ( б и схема пятислоипои структуры симистора ( в. [9] |
Симисторы, так же как и тиристоры, разделяют на классы и группы. Их переходы изготовляют методом последовательной диффузии в кремний трехвалентных атомов алюминия и бора и пятивалентных атомов фосфора. Симисторы применяют для фазового регулирования мощности переменного тока, а также для работы в бесконтактной коммутационной и регулирующей аппаратуре. [10]
При адсорбции молекул углеводородов в точках контактов между окислами возникает индуцированная кислотность, которая и обусловливает каталитическую активность. Согласно другой точке зрения [43-45], кислотные свойства возникают в результате взаимодействия между А12Оз и SiO2: трехвалентные атомы алюминия замещают четырехвалентные атомы кремния в тетраэдрах, и на поверхности возникают координационно ненасыщенные места, обусловливающие возникновение кислотности. [11]
В связи с тем, что в каркасной структуре все атомы кислорода являются связующими между кремнекислородными тетраэдрами, свободных валентностей для присоединения катионов нет. Это характерно для каркасной структуры кварца. При замещении же четырехвалентного атома кремния трехвалентным атомом алюминия каркасная структура приобретает на каждый замещенный атом кремния один свободный отрицательный электрический заряд, превращаясь таким образом в отрицательно заряженный ион. [12]
Другим представителем трехслойных глинистых минералов являются гидрослюды. В состав кристаллической решетки их, помимо атомов алюминия и кремния, входят атомы железа и магния. Часть четырехвалентных атомов кремния неэквивалентно замещена трехвалентными атомами алюминия; образовавшийся при этом избыточный отрицательный заряд компенсируется катионами калия, а также других элементов. Катионы калия расположены на поверхности кристаллической решетки и прочно связаны с ней неэквивалентным замещением атомов в кристаллической решетке обусловлена обменная емкость гидрослюд. По обменной способности некоторые гидрослюды приближаются к минералам группы монтмориллонита, другие - к минералам каолинитовой группы. Элементарная чешуйка его состоит из одного силикатного и одного алюминатного слоев. Неэквивалентное замещение атомов алюминия или кремния почти невозможно. Поэтому чешуйки каолинита нейтральны или имеют весьма малый заряд; обменная емкость такого минерала очень мала. Между соседними чешуйками вдоль кристаллографической оси С существует прочная водородная связь типа ОН-О. Если комочек каолинита опустить в воду, то, в отличие от монтмориллонита, он при перемешивании не расщепляется до элементарных чешуек. [13]
Эта модель была проверена на медно-никелевых сплавах, которые легировали небольшими количествами других непереходных Y или переходных Z элементов. При этом отмечали критический состав, при котором / крит и / лас совпадали или исчезал Фладе-потенциал. Добавки непереходных металлов с валентностью 1 должны были бы сдвигать критический состав в сторону увеличения содержания никеля, тогда как добавки переходных металлов имели бы противоположный эффект. Например, один двухвалентный атом цинка или трехвалентный атом алюминия были бы эквивалентны в твердом растворе двум или трем атомам меди, соответственно. [14]
Страницы: 1