Испарение - кристалл
Cтраница 3
Молекулы в кристалле способны совершать незначительные колебания ( в стороны от исходной оси) различного характера: симметричные ( в одну сторону), асимметричные ( в противоположные стороны), деформационные ( по. Вещества с молекулярным типом рещетки ( например, органические вещества, сухой лед или твердая СО2, кристаллы инертных газов и большинства неметаллов: Si, Se, P, As, O2, N2, H2, C12), обладают малой твердостью, низкими температурами плавления и кипения. Это и понятно, так как при приложении незначительной энергии межмолекулярные связи разрываются и кристалл распадается на отдельные молекулы, что-и наблюдается при плавлении, а особенно при испарении кристаллов. [31]
Вещества с молекулярным типом решетки, например органические вещества, сухой лед ( COg тверд. S, Se, P, As, Ог, N2, Ш, СЬ, - обладают малой твердостью, низкими температурами плавления и кипения. Это и понятно, так как при приложении незначительной энергии межмолекулярные связи разрываются и кристалл распадается на отдельные молекулы, что и наблюдается при плавлении, а особенно при испарении кристаллов. [32]
Эти факты объясняются следующим молекулярным механизмом. Укрупнение кристаллов вызывается перемещением атомов, которое направлено в среднем от мелких кристаллов к крупным. Мелкие кристаллы исчезают, а крупные растут. Перемещение происходит без расплавления и испарения кристаллов, но при их непосредственном соприкосновении, так как вызывающие его силы притяжения атомов действуют только на очень малых расстояниях. В условиях соприкосновения и следует искать причины стабильности поликристаллических агрегатов при низких температурах и рекристаллизации их при нагревании. [33]
Некоторые замечания относительно величины а. Например, предполагалось, что хотя а для испарения и конденсации жидкостей может считаться равной единице, скорости роста кристаллов должны быть меньше, чем жидкостей, и следовательно коэффициент а для роста кристаллов должен быть меньше единицы. Иногда выдвигалось положение, что скорости испарения кристаллов должны быть или действительно являются большими, чем скорости конденсации. [34]
 |
I. Схематическое изображение трех типов поверхностей металла с гранецентрирован-ной решеткой. [35] |
Поверхность реальных кристаллических тел даже в тех случаях, когдя она тщательно обработана, не может быть свободна от дефектов. В определенном смысле дефектными являются уже грани, которые образуют малые углы с низкоиндексными плоскостями. Поскольку точность разрезания монокристаллов не превышает 1, то образующиеся при этом поверхности всегда содержат ступени. Поверхности, образующиеся при росте, травлении, испарении кристаллов, также имеют ступенчатое строение в силу механизмов этих процессов, связанных с послойным формированием или исчезновением граней. Появление ступеней может быть обусловлено и наличием дислокаций. Они представляют собой протяженные дефекты кристаллической решетки. Цепочка атомов, вдоль которой нарушается регулярное строение кристалла, называется ядром дислокации. Дислокации подразделяются на винтовые и линейные. Во втором случае ступенька возникает при сползании дислокации к границе кристалла. [36]
II, § 4), возрастает с понижением температуры и уменьшается с повышением ее. Это непосредственно следует из закона сохранения энергии: действительно, частица из кристалла может либо непосредственно перейти в пар, либо сначала перейти в жидкость и затем уже из жидкости в пар. Так как в обоих случаях начальное и конечное состояние системы одинаково, то изменения энергии должны быть одинаковы, но в первом случае это изменение измеряется ( рассчитанной на одну частицу) теплотой испарения кристалла, а во втором - суммой теплоты плавления кристалла и испарения жидкости. [37]
 |
Структура кварца ний рассматриваются в гл. 13. [38] |
Свойства веществ с каркасными кристаллами очень сильно отличаются от свойств молекулярных кристаллов. Связь в каркасных кристаллах может быть чисто ковалентной, как в алмазе и графите, и может обладать заметной полярностью, как связь Si-О, существующая в кварце. На рис. 11.26 изображена структура кварца. Она близка к структуре алмаза и отличается от нее только тем, что между двумя любыми атомами кремния на равных расстояниях от них всегда находится атом кислорода. Каркас, образуемый связями Si-О в кварце, является пространственным ( трехмерным) и бесконечным. Плавление и тем более испарение каркасных кристаллов может происходить только ценой разрыва химических связей. Поэтому температуры плавления и кипения у веществ с каркасными кристаллами очень велики. Высокой является также прочность каркасных кристаллов. Алмаз и кварц относятся к числу наиболее твердых веществ. [39]
Если обратить внимание на характер реакций, обычно проводимых химиками, то окажется, что редко все реагирующие вещества бывают твердыми или жидкими или газами. В частности редким случаем являются реакции между твердыми телами. Некоторые из описанных реакций между твердыми телами фактически протекают с участием жидкой или газообразной фазы. Структуры некоторых твердых тел приведены уже выше, в последующих главах будет рассмотрено расположение атомов во многих других веществах. Однако для того, чтобы вызвать химическую реакцию между двумя веществами, которые оба являются твердыми при обыкновенной температуре, сначала обычно растворяют твердое вещество в соответствующем растворителе пли путем испарения превращают его в пар. Поэтому недостаточно знать, как расположены атомы только в кристаллическом веществе, но следует также знать, какие перегруппировки атомов происходят при растворении или испарении кристалла. В связи с этим в настоящей главе будут рассмотрены зависимости между структурами данного вещества в различных агрегатных состояниях. Однако сначала необходимо напомнить о некоторых характерных свойствах твердых тел, жидкостей и газов, свойства растворов и стекловидного и жидко-кристаллического состояний. [40]
Страницы: 1 2 3