Плотность - электронный газ
Cтраница 3
Наивысший энергетический уровень, занятый электронами, называется уровнем Ферми. Уровень Ферми, очевидно, будет тем выше, чем больше плотность электронного газа. [31]
Эта формула приближенна из-за грубости модели, однако показывает, как энергия решетки зависит от плотности электронного газа. Электропроводность металлов в рамках модели свободных электронов была рассмотрена Лоренцом и Друде еще в начале этого века. Согласно принятой ими модели электрон, ускоренный электрическим полем, получает дополнительную скорость в направлении поля и теряет ее при столкновении с атомом. [32]
Величина энергии Е растет пропорционально плотности электронного газа. Отсюда следует, что многие свойства металлов, например тип кристаллической решетки, растворимость в них других элементов, различные термодинамические характеристики, зависят от плотности электронного газа. Так как эта величина в первую очередь определяется валентностью металла, то можно ожидать, что металлы одной группы Периодической системы элементов должны иметь одинаковый тип кристаллического строения. Действительно, Na, К, Rb и Cs имеют объемноцентрированную решетку, Си, Ag, Аи - гране-центрированную. Например, бериллий кристаллизуется в объемноцентриро-ванной решетке, а кальций и стронций - в гранецентри-рованной. [33]
Изменение концентрации раствора приводит лишь к изменению величины трансляционного вектора решетки, оставляя систему подобной. Однако в строгом рассмотрении правило Вегарда приложимо к бинарным металлическим системам, в которых межионные расстояния зависят как от параметров ионов, так и от плотности электронного газа коллективизированных электронов, меняющейся с концентрацией. В этом случае межатомные расстояния определяются структурой связывающих электронных орбит, мостиков связи. [34]
Электрическое поле Е, которое создается между металлами вследствие скопления в них избыточных зарядов, будет складываться с внутренними электрическими полями EJ и Е2, которые существуют в поверхностном слое каждого металла. Однако в равновесном состоянии сумма E Ej Ea не должна равняться нулю, так как при соблюдении этого равенства возможен односторонний переход электронов из металла, где плотность электронного газа велика, в металл, где эта плотность мала. [35]
Это имеет место для металлов, где п 1022 1 / см3 и выше. Даже при температуре плавления металлов энергия электронного газа отличается от нулевой лишь на доли процента. В полупроводниках плотность электронного газа существенно ниже, поэтому, как это будет показано выше, при их описании можно пользоваться статистикой Больцмана, в которую переходит статистика Ферми - Дирака при высоких температурах. [36]
Большое число исследований было посвящено выяснению зависимости термоэлектродвижущей силы от температуры спаев. Естественно предположить, что в различных металлах плотность электронного газа неодинакова и неодинаковы средние энергетические уровни электронов. При этом тот металл, в котором число электронов уменьшается, будет заряжаться положительно, другой - отрицательно. [37]
Металл представляет собой решетку положительно заряженных ионов, между которыми располагается газ несвязанных непосредственно с ионами электронов. Однако плотность электронного газа не везде одинакова. В точках, расположенных в середине промежутков между ионами, плотность электронного газа больше, или, другими словами, вероятность нахождения электронов в этих точках выше. Это эквивалентно скоплению отрицательного заряда в точках, лежащих в промежутках между ионами. По своему микроскопическому строению металл оказывается похожим на ионный кристалл, с той лишь разницей, что роль отрицательных зарядов играют скопления объемного заряда, образованного электронным газом. [38]
Кулоновское поле первых и электромагнитное поле вторых вызывает кратковременную неоднородность плотности электронного газа, что порождает плазменные колебания. [40]
Наивысший энергетический уровень, занятый электронами, называется уровнем Ферми. Уровню Ферми соответствует энергия Ферми EF, которую имеют электроны на этом уровне. Уровень Ферми, очевидно, будет тем выше, чем больше плотность электронного газа. [41]
 |
Зависимость напряжения зарождения трещины О а ( 1 я напряжения разрушения 0Р ( 2 от концентрации водорода в металле. [42] |
Микроструктурные аспекты ОВХ проявляются по-разному в зависимости от состояния водорода в металле. Дискуссии между сторонниками анионной и катионной гипотез до сих пор однозначно не решили этого вопроса. Квантово-механическими расчетами показано, что вероятность существования Н и Н - зависит от плотности электронного газа в металле. Существует утверждение [26], что на поверхности не образуется ни четко выраженная протонная ( Ме - Н), ни гидридная ( Ме - Н -) конфигурации адсорбционных комплексов. Большинство исследователей считает, что на чистой поверхности железа атомы водорода образуют слой анионов Н - в местах нахождения активных центров. [43]
Микроструктурные аспекты ОВХ проявляются по-разному в зависимости от состояния водорода в металле. Дискуссии между сторонниками анионной и катионной гипотез до сих пор однозначно не решили этого вопроса. Квантово-механическими расчетами показано, что вероятность существования Н и Н - зависит от плотности электронного газа в металле. Существует утверждение [26], что на поверхности не образуется ни четко выраженная протонная ( Ме - Н), ни гидридная ( Ме - Н -) конфигурации адсорбционных комплексов. Большинство исследователей считает, что на чистой поверхности железа атомы водорода образуют слой анионов Н в местах нахождения активных центров. [44]
Для объяснения явления ферромагнетизма в квантовой теории используются два основных подхода. Один из них основан на предложенной Френкелем модели коллективизированных электронов, подчиняющихся статистике Ферми - Дирака. Эта модель учитывает обменное взаимодействие. В теории показано, что при некоторой плотности электронного газа возможно появление самопроизвольного намагниченного состояния вне зависимости от того, что кинетическая энергия электронов при этом увеличивается. Напомним еще раз, что увеличение кинетической энергии связано с тем, что, в силу принципа Паули, электроны с параллельной ориентацией спина не могут занимать один энергетический уровень. Поэтому при перевороте спина электрон вынужден занять состояние с большей энергией. В настоящее время, однако, существует мнение, что газ электронов проводимости, по-видимому, не является ферромагнитным ни при каких условиях. Строгое доказательство этого пока отсутствует. В то же время ни в одном эксперименте не было обнаружено ферромагнетизма металлов, не содержащих атомов или ионов с недостроенными d - или f - оболочками. Появление ферромагнетизма в системе d - или f - электронов связано с аномально высокой ( по сравнению с s - электронами) плотностью состояний в d - и f - зонах. [45]
Страницы: 1 2 3 4