1. Предмет фтт. Основные проблемы фтт.

Тв. Тело – агрегатное состояние в-ва, характеризующееся стабильностью формы и хар-тор теплового движения атомов, совершающие малые колебания вокруг положения равновесия.

Типы ТТ:

1. Кристаллич – ТТ, у которого расположение атомов периодически повторяется и поверхностные грани которого с большей вероятностью располагаются друг относительно друга под вполне определенными углами. Для них характерен дальний порядок – кристаллич строгое упорядочение сохраняется во всем кристалле.

2. Аморф – ТТ, имеющие ближний порядок – упорядочение в связях сохраняется только в малой области вокруг выбранного атома.

Кристаллич состояние – устойчивое состояние с минимальной энергией.

Степень упорядоченн. АТ сильно зависит от усл их приготовления след-но их изучение предст. трудную задачу.

Предмет физконсост-наука о строении и св-вах тв (аморф и крист) и жид тел и происходящих в них явлениях.св-ва ТТ объясняются исходя из знаний об их атомно-мол строении и заканах движения их атом. (атомы, ионы, молекулы) и субатом (электрон, ядра) частиц.

Задачи ФТТ:

1. Создание материалов с заданными свойствами

2. Точное предсказание и их поведение в экстремальных ситуациях

3. Установление ресурса их работы

Физика твердого тела – наука о строении твердых тел, физических свойствах (механические, тепловые, электрические, диэлектрические, оптические, магнитные) и связанных с ним физических явлениях.

Существует 4 агрегатных состояния: газ, плазма, жидкость и твердое тело (конденсированное состояние). Твердое тело – агрегатное состояние, характеризующееся стабильностью формы и хар-ра теплового движения атомов, совершающих малые колебания около положения равновесия. Условие существования конденсированного состояния: Ек < U (Ек – кинетическая энергия, U – потенциальная энергия тт, жидкости). Жидкость состоит из молекул -> возможны перескоки молекул -> нет стабильности формы.

2. Классификация твердых тел. Типы связи.

Силы, удерживающие частицы в кристалле – силы электростатического притяжения между противоположно заряж частицами (электронами, ядрами) и силы отталкивания между одноименными заряж частицами (электроны и электроны, ядрами и ядрами).

Типы ТТ: металлич, ковалент, ионные, молекулярные кристаллы, кристаллы с водородной связью, которые являются ионными.

Хар-тер межмол сил взаимодействия определяется строением электрон оболочек взаимных атомов. В межатом связях у большинства элементов принимают участие внеш валент электроны. При взаимодействии атомов 1 сорта с атомами др, хар-тер хим связи определяется их способностью захватывать (отдавать) электроны – электроотрицательность атома: Х=1/2(I+Э), I – первый ионизационный потенциал, Э – энергия сродства к электрону.

Энергия, освобождающаяся при присоединении электрона к нейтральному невозбужденному атому с образованием отрицательного атома (аниона) энергия сродства атома электрона.

Основные типы связей: металлич, ионная, ковалент.

Ионная – связь между электроположит металлами и электроотриц неметаллми, она гетерополярная.

Металлич – между Ме и Ме.

Ковалент – между неМе и неМе.

Обе связи гомополярные.

Почти все ковалентные связи носят частично ионный характер. Доля этого характера составляет относит ионность. ОИ=1-exp(-0,25(Xa+Xb)²)

3. Энергия связи.

Расм. силы, удерживающие атомы в 2хатом молекуле.

Пусть имеем 2 атома А и В. Если атомы находятся далеко друг от друга, то у них свободное поведение. Энергия такой системы =0. Начинаем сближать атомы. При уменьшении расстояния между ними, енергия системы уменьшается по сравнению с сумар энергией изолированных атомов. Между атомами возникают силы притяжения. Этому соотвествует уменьшение потенц энергии U(r). при некотором расстоянии r=r0, U( r) =min. При дальнейшем сближениии действуют силы отталкивания.

– потенциал взаимодействия атомов.

Полная Еп взаимодействия может быть представлена в виде сумме двух членов с соответствующем потенциалом сил притяжения и отталкивания.

r₀ – равновесное расстояние, ему соотвествует минимальная потенц энергия. На этом расстоянии образуется молекула АВ, состоящая из 2х атомов с наиболее стабильной конфигурацией. Ядра атомов такой молекулы совершают колебания с собственной частотой ω₀.

При небольших отклонениях атомов от положения равновесия атомы колеблются как гармонические осцилляторы. Энергия колебания атомов в молекуле:

где n = 0,1,2,…

Энергия колебания – дискретная величина.

Глубина минимума U₀равна энергии связи атомов в молекуле.

Энергиясвязи =разности потенциальной энергии в начальном и конечном состоянии.: . За начальное состояние - состояние, когда частицы (атомы, молекулы или ионы) находятся на достаточно больших расстояниях друг от друга, и не взаимодействуют между собой, то есть U₁=0. Конечное состояние - равновесному расположению частиц при Т = 0°К, то есть энергия связи .

Потенциал сил притяжения можно представить в виде: где а и m–константы, большие 0.

Для потенциала сил отталкивания, который обусловлен отталкиванием ядер взаимодействующих атомов:

Общее выражение для полной потенциальной энергии взаимодействующих частиц:

- (энергия Ланде).

Используя соотношение (2.5) можно найти равновесное расстояние r₀.

Найдём

– равновесное расстояние в молекуле

– энергия связи в двухатомной молекуле.

Зависимость энергии связи в кристаллах от межатомного расстояния r так же, как и в молекулах определяется двумя главными членами:

1. Притяжением атомов, обусловленное взаимодействием валентных электронов

2. Кулоновским отталкиванием внутренних оболочек атомных остовов и отталкиванием ядер.