Наличие - электронный газ
Cтраница 2
 |
Плоскостные схемы кристаллических решеток различных типов. [16] |
Металлы, как известно, от всех известных природных материалов отличаются высокой прочностью наряду с хорошей пластичностью как в холодном, так и в горячем состоянии. Высокая температура плавления металлов указывает на значительную прочность металлической решетки и также объясняется наличием электронного газа в нем. [17]
Силы притяжения уравновешиваются силами взаимного отталкивания ионов между собою, а также силами взаимного отталкивания, вызываемыми движением электронов. Если под воздействием внешней силы сместить в определенных пределах одну часть кристалла относительно другой, то благодаря наличию электронного газа нарушающиеся связи между электронами и ионами будут немедленно восстановлены. Это препятствует разрушению кристаллической решетки. [18]
Это обстоятельство разъясняет указанную выше аномалию в теплоемкости металлов. Так как энергия электронов в металлах при обычных температурах весьма слабо зависит от температуры, то теплоемкость электронного газа оказывается близкой к нулю, и поэтому наличие электронного газа в металлах практически не сказывается на их теплоемкости. [19]
Металлы в твердом ( и, следовательно, кристаллическом) состоянии резко отличаются по своим свойствам от таких типичных представителей элементов с ковалентной химической связью, как алмаз. Такими свойствами наделены все металлы, что непосредственно связано с подвижностью и легкой переменой положения внешних электронов в этом классе веществ. В связи с этим имеются достаточные основания говорить о наличии электронного газа в пространстве между атомными основами в металлических кристаллах. [20]
Металлическая связь в кристаллической решетке металлов обеспечивается притяжением между положительно заряженными ионами, находящимися в узлах кристаллической решетки, и отрицательно заряженным электронным газом. Коллективизированные электроны металлов как бы стягивают положительные ионы, уравновешивая отталкивание между ними. Наличием электронного газа объясняется хорошая электропроводность и теплопроводность металлов. [21]
Металлическая связь в кристаллической решетке металлов обеспечивается притяжением между положительно заряженными ионами, находящимися в узлах кристаллической решетки, и отрицательно заряженным электронным газом. Коллективизированные электроны металлов как бы стягивают положительные ионы, уравновешивая отталкивание между ними. При расстояниях между ионами, равных периоду кристаллической решетки ( 11.1.6.5), возникает устойчивая конфигурация ионов, соответствующая условию равенства сил, стягивающих ионы, и сил их взаимного отталкивания. Наличием электронного газа объясняется хорошая электропроводность и теплопроводность металлов. [22]
 |
Изменение физико-химических свойств. [23] |
На рис. 55, б, в представлено изменение теплот и свободных энергий образования этих соединений с возрастанием атомного-номера металла. Для окислов щелочноземельных металлов, имеющих преобладающий ионный характер, с возрастанием параметра решетки наблюдается некоторое понижение теплоты образования. Для нитридов и карбидов переходных металлов IV-VI групп теплоты образования с возрастанием атомного номера металла изменяются аналогично параметру решетки. Теплоты образования соединений металлов 5-го и 6-го периодов близки между собой, а металлов 4-го периода существенно ниже. Это проявляется в виде изломов на кривых, отвечающих соединениям циркония, ниобия и молибдена. Понижение энергии связи для нитридов и карбидов титана, ванадия и хрома при одновременном уменьшении межатомного расстояния можно объяснить вкладом металлической компоненты энергии связи. Наличие электронного газа должно вызывать наряду с притяжением катионов отталкивание анионов, а так как последние имеют большие размеры, разрыхляющее действие свободных электронов будет превалировать. С этой точки зрения закономерна близость теплот образования карбидов титана, циркония и гафния, имеющих низкую концентрацию электронов. Отметим, что максимальными температурами плавления ( 3800 - 4000) обладают именно эти карбиды. [24]
Из 106 элементов Периодической системы Д.И. Менделеева 76 составляют металлы Все металлы имеют обшие характерные свойства, отличающие их от других веществ. Это обусловлено особенностями их внутриатомного строения. Согласно современной теории строения атомов каждый атом представляет сложную систему, которую схематично можно представить состоящей из положительно заряженного ядра, вокруг которого на разном расстоянии от него движутся отрицательно заряженные электроны. Притягивающее действие ядра на внешние ( валентные) электроны в металлах в значительной степени скомпенсировано электронами внутренних оболочек. Поэтому валентные электроны легко отрываются и свободно перемещаются между образовавшимися положительно заряженными ионами. Слабая связь отдельных электронов с остальной частью атома и является характерной особенностью атомов металлических веществ, обусловливающей их химические, физические и механические свойства. Общее число не связанных с определенным атомом электронов в различных металлах неодинаково. Этим объясняется довольно значительное различие в степени металличности отдельных металлов. Наличием электронного газа объясняют и особый тип межатомной связи, присущей металлам. [25]
Страницы: 1 2