А. Ф. Новиков строение вещества



Pdf көрінісі
бет67/78
Дата04.11.2023
өлшемі2,4 Mb.
#189767
түріУчебное пособие
1   ...   63   64   65   66   67   68   69   70   ...   78
Байланысты:
1022 3

81 
 
полупроводники, где ионность связи в кристалле значительна (
ZnS, CdS, 
CdSe, PbS, Cu
2
O
) или преобладает (
AgCl
).
 
 
Современная микросхемотехника, а в последнее время и 
наноструктуры, строятся на чередующихся слоях (тонких пленках) 
полупроводников 
p-
и 
n
-
типов, образующих так называемые 
гетеропереходы, что позволяет создавать диоды, транзисторы, вентили с 
требуемыми свойствами. 
 
3.7. Молекулярные и жидкие кристаллы 
Конденсированное состояние вещества может быть обеспечено не 
только силами ионной, ковалентной или металлической связи. У целого ряда 
веществ в твердом и жидком состояния связь между структурными 
единицами обусловлена силами межмолекулярного взаимодействия (см. 
разд. 2.6).
 
Газообразные или жидкие в стандартных условиях вещества при 
понижении температуры или возрастании давления способны в 
определенный момент переходить в то или иное конденсированное 
состояние. Так, газообразный хлор при 239 К сжижается, а при 172 К 
становятся твердым, хлористый водород испытывает подобные же 
превращения при 188 К и 158 К, инертный газ неон – при 27 К и 24 К. 
Общеизвестны фазовые переходы воды при 373 К и 273 К. Легкоплавкость 
этих и подобных веществ свидетельствует о малых энергиях 
кристаллической решетки. Действительно, эти энергии не превышают в 
большинстве случаев 50 кДж/моль, что более чем на порядок ниже, чем для 
рассмотренных ранее типов кристаллов.
 
 


82 
 
Строение молекулярных кристаллов 
Межмолекулярные связи типа Ван-дер-Ваальсовых являются слабыми, 
среди них различают диполь-дипольные взаимодействия, как у хлористого 
водорода; диполь-индуцированный диполь – для смеси полярных и неполяр-
ных веществ; дисперсионные – это взаимодействия мгновенных диполей, 
как, например, у хлора, инертных газов и т.п.; водородные связи, как у воды, 
фтористого водорода и др.
 
Структурными единицами в молекулярных кристаллах являются 
молекулы с целиком заполненными молекулярными орбиталями. Если форма 
молекулы более или менее близка к шарообразной (как у инертных газов), 
наблюдаемые кристаллические структуры соответствуют плотнейшим 
упаковкам – типа ПГУ или ПКУ. Несферические частицы дают искаженные 
структуры более низкой категории симметрии: хлор, бром, йод 
кристаллизуются в тетрагональной гранецентрированной решетке.
 
Некоторыми особенностями структуры обладают вещества с 
водородными связями. Благодаря сильному электростатическому полю, 
создаваемому не экранированным другими электронами ядром атома
водорода (протоном), энергия связи в таких веществах, как вода, фтористый 
водород, уксусная и муравьиная кислоты, оказывается в несколько раз выше, 
чем в других молекулярных веществах. Благодаря водородной связи, в 
жидком состоянии могут образовываться устойчивые агрегаты из двух и 
более молекул (димеры в муравьиной и уксусной кислотах), цепочечные 
соединения (жидкий фтористый водород) и др.
 
Особый интерес представляет структура воды. Молекула воды имеет 
уголковую форму, причем угол составляет примерно 104°30', эта величина 
близка к углу между связями в тетраэдрической решетке (109°28'). 
Действительно, кристаллическая решетка льда является тетраэдрической (см. 
рис.38). 
 
Кислород как сильно электроотрицательный элемент оттягивает на 
себя электронную плотность, заряжаясь отрицательно, а атомы водорода 
сосредоточивают около себя значительный положительный заряд, поле 
которого обуславливает водородную связь в кристалле. Образуется слабо 
искаженная тетраэдрическая решетка с координационным числом K = 4, 
причем энергия решетки существенно выше по сравнению с другими 
молекулярными кристаллами и достигает 130 кДж/моль и более. Таким 
образом, естествоиспытатели древности были в определенном смысле не так 
уж далеки от истины, когда говорили о единой природе горного хрусталя и 
льда: слова “хрусталь” и “кристалл” происходят от греческого слова “крио” – 
“холод, мороз”. Современной наукой однозначно установлена тетра-
эдрическая структура как одного, так и другого из названных выше веществ. 
В жидкой воде даже при 363 К около 80% связей между молекулами воды 
остаются неразорванными, так что области с ближним порядком в воде 
достаточно обширны. Остаточной тетраэдрической структурой объясняются 




Достарыңызбен бөлісу:
1   ...   63   64   65   66   67   68   69   70   ...   78




©engime.org 2024
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет