Cтраница 3
Аналогичная картина обнаруживается и в соединениях многовалентных элементов. Таким образом, по характеру химической связи оксиды металлов относятся к соединениям, промежуточным между ионными и валентными кристаллами. Тем не менее экспериментальные данные показывают, что в большинстве оксидов металлов, таких, как MgO, NiO, ZrO2 и др., вблизи стехиометрического состава эффективный заряд вакансий кислорода равен двум и соответствует классической ионной модели, согласно которой кислород представляется двухзарядным ионом. Причина такого сильного несоответствия эффективных зарядов ионов и их вакансий в настоящее время неясна. Однако для теории разупорядоченно-сти это обстоятельство оказывается чрезвычайно удобным. [31]
Валентные кристаллы, прототипом которых является алмаз характеризуются сильно выраженной направленностью валентностей. Атомы в валентном кристалле стремятся занять строго определенные взаимные положения; энергия решетки сильно зависит от угловой ориентации атомов. Силы связи в этих веществах весьма сходны с силами связи между атомами идеальной органической молекулы. Валентные кристаллы обычно образуют элементы, расположенные в малых периодах периодической системы элементов. Поверхностный слой атомов в валентном кристалле является весьма ненасыщенным, поскольку отсутствует прилегающий слой атомов, с которым могли бы быть связаны атомы поверхности. Поверхностный слой такого типа должен быть чрезвычайно реакционноспособным. Этот слой должен образовывать прочные связи с молекулой, приближающейся к поверхности, в частности в случае, когда прочность связей в молекуле меньше, чем в кристалле. [32]
А, связаны более слабой, по мнению некоторых авторов, металлической связью. Такая структура приводит к значительной анизотропии свойств кристалла по направлениям. Графит по своим свойствам может быть отнесен к промежуточным твердым телам. Обладая некоторыми свойствами валентных кристаллов, он в то же время имеет теплопроводность и электропроводность металлов. Законы изменения этих характеристик графита аналогичны поведению металлов: начиная с высоких температур, теплопроводность графита повышается с понижением температуры. Около 100 К его теплопроводность имеет максимальное значение и затем ( до 2 К) снижается более резко, чем у таких металлов, как медь. [33]
Атомные дефекты проявляют себя во многих физико-химических процессах как электрически заряженные частицы. Так, в кристалле германия, состоящем из электронейтральных атомов, вакансии обнаруживают довольно высокую электроотрицательность и могут захватывать электроны из валентной зоны, превращаясь в отрицательно заряженные центры. Образование такой отрицательно заряженной вакансии равносильно удалению из кристалла нейтрального атома германия и замене его электроном. Аналогично, междуузельные атомы металла в валентном кристалле, например атомы лития в германии, могут находиться в двух состояниях: в виде нейтральных атомов или положительно заряженных ионов. Естественно, что такие заряженные дефекты создают в окружающей области кристалла электрическое поле, подобное полю заряженных ионов в растворах электролитов. [34]
Валентные кристаллы, прототипом которых является алмаз характеризуются сильно выраженной направленностью валентностей. Атомы в валентном кристалле стремятся занять строго определенные взаимные положения; энергия решетки сильно зависит от угловой ориентации атомов. Силы связи в этих веществах весьма сходны с силами связи между атомами идеальной органической молекулы. Валентные кристаллы обычно образуют элементы, расположенные в малых периодах периодической системы элементов. Поверхностный слой атомов в валентном кристалле является весьма ненасыщенным, поскольку отсутствует прилегающий слой атомов, с которым могли бы быть связаны атомы поверхности. Поверхностный слой такого типа должен быть чрезвычайно реакционноспособным. Этот слой должен образовывать прочные связи с молекулой, приближающейся к поверхности, в частности в случае, когда прочность связей в молекуле меньше, чем в кристалле. [35]
Физиков не должна отпугивать кажущаяся химическая сложность органических молекул, из которых состоят молекулярные кристаллы. Такая сложность часто обманчива. В случае возбуждения я-электронов состояния свободной молекулы хорошо изучены. Вследствие того что молекулы взаимодействуют друг с другом сравнительно слабо, возбужденные состояния органических кристаллов в отличие от ионных и валентных кристаллов в принципе могут быть получены с помощью сравнительно простой теории возмущений. [36]