А., Абуова Ф. У. Конденсирленген күй физикасы астана 2011
жүктеу/скачать 17 Mb.
|
Пособие по ФКС каз.окон
| 7.3. Ионды кристалдар
Ионды кристалдар оң және теріс таңбалы иондардан тұрады. Түрлі зарядты иондар арасындағы кулондық тартылыс күштері бір таңбалы иондар арасындағы кулондық тебілу күштерінен үлкен болғандықтан олар кристалдық торды құрайды. Қарапайым ионды кристалдардың барлық иондарының электронды бұлтшалары инертті газ кристалдарының электронды бұлтшаларына сәйкес келеді. Мысалы, литий мен фтордың нейтральды атомдарының электронды термдері: Li - 1s22s, F - 1s22s22p5 болады, сол уақытта, сәйкесінше гелий мен неон атомдары үшін сипатты фторлы литий кристалында бір текті зарядталған иондардың электронды конфигурациясы: Li+ - 1s2, F- - 1s22s22p6 болады. Инертті газ атомдарының электронды бұлтшалары тұйық болады және ондағы зарядтардың үлестірілуі сфералық симметриялы. Сондықтан ионды кристалдың кез- келген ион зарядының үлестірілуі шамамен сфералық симметриялы болатындығын күтуге болады. Осыдан, ионды кристалдарды зерттеу үшін қатты шарлар моделін пайдалану негізделген. Иондардың бір-бірімен қандай да бір шекті қашықтыққа жақындасуы кезінде электронды бұлтшалар беттесе бастайды, және пайда болған тебілу күштері, инертті газ кристалдары секілді, пропорционалды үлестің көмегімен, мұнда n ≈ 9-10 немесе тебілу потенциалы үшін экспоненциалды теңдеу арқылы жазуға болады: Мұнда λ, ρ - эмпирикалық жол арқылы анықталатын тұрақтылар. Ионды кристалдардың потенциалды энергиясының үлесін, олардың мағынасына қарай атап шығайық: 1. түрлі таңбалы иондардың кулондық тартылыс күші; 2. біртекті иондардың кулондық тебіліс күші; 3. электронды бұлтшалардың беттесуі кезінде кванттық механикалық тебілу; 4. иондар арасындағы Ван-дер-Ваальс тартылыс күші. Ионды кристалдардың байланыс энергиясының басты үлесін электростатикалық энергия қосады (1. 2). i-ші ионның толық энергиясы: тебілу және тартылу потенциалының қосындысы түрінде қарастырайық: «плюс» таңбасы бірдей заряд болған жағдайда алынады, ал «минус» таңбасы түрлі заряд болған жағдайда алынады. N молекулалардан (2N ион) тұратын, ионды кристалдың кристалдық торының толық энергиясы: Есептеуге ыңғайлы болу үшін шамасын енгіземіз. Мұнда көрші, әртүрлі иондар арасындағы қашықтық. Мұнда Маделунг тұрақтысы және тұрақты Тепе-теңдік арақашықтық r0 толық энергия минимумы шартынан табылады: D -ны r0 арқылы көрсетейік: және тордың толық энергиясы үшін теңдеуді мына түрде жазсақ: Тепе-теңдік күйдегі тор үшін мына түрде жазылады: шамасы Маделунг энергиясы деп аталады. 1/п = 0,1 мәнін, толық байланыс энергиясын толықтай делік кулондық энергиямен ұқсастыруға болатындай етіп аламыз. 1/п қатынасының кіші мәні тебілу күшінің қысқа уақытта әсер ететіндігін және қашықтыққа байланысты өзгеретіндігін көрсетеді. жүктеу/скачать 17 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|