Виды связи между частицами в кристаллах

Ионная связь между частицами образуются в кристаллах тех соединений, в молекулах которых связь имеет преобладающе ионный характер. Это в первую очередь неорганические соли (NaCl, KCl, Na2CO3 и др.), состоящие из ионов. Каждый ион окружен в кристалле более близко к нему расположенными ионами противоположного знака. Этим и обусловливается общая связь частиц в кристалле.

Силы взаимной связи в ионных кристаллах весьма значительны, и кристаллы с ионной решеткой обладают сравнительно высокими температурами плавления и малой летучестью.

Ковалентная связь образуется между частицами в кристаллах некоторых простых веществ (алмаз, графит) или в кристаллических соединениях двух элементов, если последние близки между собой по

электроотрицательности (карборунд SiC и некоторые карбиды, нитриды и пр.)

В кристаллах, которые образованы с помощью ковалентных связей, частицами закономерно расположенными в пространстве, служат нейтральные атомы, связанные между собой ковалентной связью. Ковалентная связь является весьма прочной. Поэтому такие кристаллы обладают обычно очень высокой твердостью, очень высокими температурами плавления и малой летучестью.

Металлическая связь свойственна только тем элементам, в атомах которых имеются слабо связанные электроны. В кристалле металла частицами, связанными с определенным местом в решетке, являются положительные ионы, образующиеся после потери ими слабо связанных электронов. Именно эти

электроны, вращаясь то вокруг одного, то другого ядра атома, осуществляют связь между ними.

Межмолекулярные связи образуются в кристаллах тех соединений, в молекулах которых связи являются ковалентными. Молекулы в целом притягиваются друг к другу, только сравнительно более слабыми силами межмолекулярного притяжения (ванн-дер-вальсовыми силами). Кристалл строится из целых

молекул, располагающихся закономерно в пространстве. Вещества с молекулярными решетками обладают сравнительно низкими температурами плавления и значительной летучестью (О2, N2, CH4 ,

бензол, нафталин и др.).

24 Зонная теория твёрдого тела.

Зонная теория твёрдого тела - квантовомеханическая теория движения электронов в твёрдом теле.

В соответствии с квантовой механикой свободные электроны могут иметь любую энергию - их энергетический спектр непрерывен. В твёрдом теле энергетический спектр электронов состоит из отдельных разрешённых энергетических зон, разделённых зонами запрещённых энергий.

Согласно постулатам Бора, в изолированном атоме энергия электрона может принимать строго дискретные значения (электрон может находится на одной из орбиталей).

При сближении атомов и образовании кристаллической решетки электроны, находящиеся на внешних валентных оболочках отдельныхатомов, сближаются настолько, что на одном энергетическом уровне должнобыло бы оказаться более двух электронов. Но этого не происходит, т.к.отдельные энергетические уровни расщепляются на N подуровней, образуя энергетические зоны. При этом образуется валентная зона, заполненная валентными электронами и свободная зона - зона проводимости, в которую могут переходить электроны, получив дополнительную энергию извне.

Перейти в зону проводимости могут электроны верхних энергетических уровней валентной зоны. Электроны, находящиеся на нижних энергетических уровнях валентной зоны, перейти в зону

проводимости не могут, т.к. для этого нужна очень большая энергия, поэтому они не участвуют в явлении электропроводности.

В кристаллических решетках различных веществ валентная зона и зона проводимости могут примыкать вплотную друг к другу, могут даже перекрываться, а могут значительно отстоять друг от друга. Тогда валентную зону проводимости разделяет запрещенная зона, в которой электроны находиться не могут.