Сили міжатомного зв’язку

Атоми в твердому тілі тісно пов’язані між собою дією міжатомних сил притягання і відштовхування. Сили притягання виникають завдяки взаємодії електронів з позитивно зарядженим ядром власного атома, а також з ядром сусідніх атомів. Сили відштовхування виникають в результаті взаємодії позитивно заряжених ядер сусідніх атомів при їх наближенні. Сили відштовхування проявляються при значному наближенні і збільшуються інтенсивніше, ніж сили притягання.

Рис. 1.1. Зміна сили взаємодії (а) і енергії зв’язку (б) при наближенні атомів у кристалі

Зрівноваження сил відбувається при наближенні елементарних частинок на відстань d₀. Цьому зближенню відповідає мінімум енергії зв’язку Е_зв., що робить кристал термодинамічно стабільним. Вона визначає температуру плавлення, випаровування, модуль пружності, температурний коефіцієнт лінійного розширення та ін.

Тип зв’язку між атомами в твердому тілі (кристалі) визначається електронною будовою атомів, які взаємодіють між собою. Найважливіші зв’язки: іонний, ковалентний і металічний.

Іонний зв’язок будується на взаємному притяганні протилежно заряджених іонів. Він виникає між різнорідними атомами, один з яких віддає валентний електрон і перетворюється в позитивно заряджений іон, а інший приймає електрон і стає негативно зарядженим. Таким чином, іонний зв’язок зумовлюється електростатичною взаємодією протилежно заряджених іонів.

У більшості випадків іонні кристали – діелектрики.

До найбільш характерних властивостей іонних кристалів відносять високу температуру плавлення, високу механічну міцність іонних кристалів.

Ковалентний зв’язок утворюється за рахунок об’єднання валентних електронів сусідніх атомів на одному енергетичному рівні. Об’єднані електрони належать водночас обом атомам і перебувають на спільному рівні. Ці електрони мають протилежно скеровані спіни і взаємодіють як два електромагніти.

Ковалентний зв’язок утворюється переважно між однорідними атомами. Багато кристалів з таким зв’язком характеризуються високою температурою плавлення, значною твердістю і зносостійкістю.

Металевий зв’язок реалізується електростатичною взаємодією між позитивно зарядженими іонами та негативно зарядженими вільними електронами. Кристал металу можна розглядати як сукупність позитивних іонів, що знаходяться в середовищі майже вільних, колективних електронів. При зближенні атомів металу їх валентні електрони розташовуються не на зовнішніх орбітах, а займають широкий енергетичний рівень і можуть досить легко переміщуватися в металі. Цим пояснюється висока електропровідність і теплопровідність металів.

Металевий зв’язок не спрямований в одному напрямку, завдяки чому іони металу можуть легко зміщуватися під дією зовнішньої сили. Цим зумовлюється висока пластичність металів.

Ван-дер-ваальсів зв’язок зумовлений силами притягання (силами Ван-дер-Ваальса), котрі виникають між нейтральними атомами в кристалах інертних газів, органічних сполук та в деяких простих речовинах. Ці досить слабкі сили є результатом перерозподілу густини електронів за законом індукції.

Для кристалів, де діють ці сили характерні низькі температури плавлення.

Дата добавления: 2017-02-01; Просмотров: 77; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!