13.9.2 Физические типы кристаллических решеток

В зависимости от природы частиц, помещающихся в узлах кристаллической решетки, и от характера сил взаимодействия между ними различаются четыре типа кристаллических решеток (четыре типа кристаллов): ионные, атомные, металлические и молекулярные.

1. Ионные кристаллы. В узлах кристаллической решетки помещаются ионы разных знаков. Силы взаимодействия между ними являются в основном электрическим (кулоновскими). Связь, обусловленная электрическими силами притяжения между разноименно заряженными ионами, называется гетерополярной или ионной.

Т ипичным примером ионной решетки, может служить, изображенная на рис.13.10, решетка поваренной соли NaCl. Эта решетка принадлежит к кубической системе. Белыми кружками изображены несущие положительный заряд ионы натрия, черными кружками – отрицательные ионы хлора. Ионный кристалл состоит не из молекул, а из ионов. Весь кристалл в целом можно рассматривать как одну гигантскую молекулу.

2 . Атомные кристаллы. В узлах кристаллической решетки помещаются нейтральные атомы. Связь частиц в таких кристаллах называется ковалентной. Силы взаимодействия между частицами имеют также электрический, но не кулоновский механизм. Эта связь осуществляется электронными парами. Ковалентная связь может осуществляться только валентными, т. е. наименее связанными с атомом электронами. Поскольку каждый электрон каждый электрон может обеспечить связь только с одним атомом, число связей, в которых может участвовать данный атом равно его валентности.

Типичными примерами атомных кристаллов могут служить полупроводники – германий Ge и кремний Si. Для этой решетки характерно то, что каждый атом окружен четырьмя равноотстоящими от него соседями (рис.13.11), расположенными в вершинах правильного тетраэдра. Каждый из четырех валентных электронов входит в электронную пару, связывающую данный атом с одним из соседей.

3. Металлические кристаллы. Во всех узлах кристаллической решетки расположены положительные ионы металла. Между ними беспорядочно движутся электроны (электронный газ), отщепившиеся от атомов при образовании ионов. Эти электроны играют роль «цементирующего материала», не давая разлететься положительным ионам. В противном случае решетка распалась бы под действием сил отталкивания между ионами.

4. Молекулярные кристаллы. В узлах кристаллической решетки помещаются определенным образом ориентированные молекулы. В данном случае силы связи между частицами – это вандерваальсовы силы притяжения между молекулами, которые учитывались нами при получении уравнения состояния реальных газов. Молекулярные решетки образуют, например, следующие вещества: . Таким образом, обычный лед, а также так называемый сухой лед (твердая углекислота) представляют собой молекулярные кристаллы.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Основной

1. Трофимова Т.И. Курс физики: Учеб. пособие для вузов./ 7-е изд., стер. М.: Высш. шк., 2002. 542 с.: ил.

2. Савельев И.В. Курс общей физики. В 5 кн. : Учеб. пособие для втузов /И.В. Савельев.-М.: ООО «Издательство Астрель», 2002. Кн.3, 208 с.: ил.

Дополнительный

1. Детлаф А.А. Курс физики: Учеб. пособие для вузов / А.А. Детлаф, Б.М. Яворский. 4-е изд., испр. М.: Высш. шк., 2002. 718 с.

2. Волькенштейн В.С. Сборник задач по общему курсу физики: Учеб. пособие. 11-е изд., перераб. М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1985. 384 с.

3. Савельев И.В. Сборник вопросов и задач по общей физике: Учеб. пособие для студентов высш. техн. учеб. заведений. М.: Изд - во "Астрель", 2001. 318 с.

4. Сена Л.А. Единицы физических величин и их размерности. М.: Наука, 1977. 452с.

5. Чертов А.Г., Воробьев А.А. Задачник по физике: Учеб. пособие для втузов.-7-е изд, перераб. и доп. -М.: Издательство Физико-математической литературы, 2003.-640 с.

6. Трофимова Т.И. Сборник задач по курсу физики для вузов. 3-е изд. М.: Издательский дом "ОНИКС 21 век", 2003. 384 с.

7. Полунин В.М., Сычев Г.Т. Физика. Основные понятия и законы: Учебно-методическое пособие для студентов инженерно-технических специальностей /Курск. гос. техн. ун-т. Курск, 2002. 117с.

8. Физика: Сборник контрольных заданий по механике для студентов инженерно-технических специальностей /Курск. гос. техн. ун-т. П.А. Красных, В.М. Пауков, В.М. Полунин, Г.Т. Сычёв; Под ред. В.М. Полунина. Курск, 1997. 93 с.

9. Физика: Сборник контрольных заданий по молекулярной физике и термодинамике для студентов технических специальностей /Курск. гос. техн. ун-т. В.Н. Бурмистров, П.А. Красных, В.М. Полунин, Г.Т. Сычев; Под ред. В.М. Полунина. Курск, 1997. 129 с.

10. Сивухин Д.В. Общий курс физики. М.: Наука, 1980. Т.1 - 6.