11. ОБЩИЙ ВЗГЛЯД НА ПРИРОДУ ХИМИЧЕСКОЙ СВЯЗИ В КРИСТАЛЛАХ

Большое разнообразие типов и разновидностей химической связи в кристаллах, рассмотренное в предыдущих разделах, является отчасти результатом недостаточно глубокой разработки этой области знания. На самом деле природа химической связи едина - это электростатическое взаимодействие электронов и ядер внутри и между атомами, сближенными на расстояние, когда возникает эффективное перекрывание электронных оболочек. На коротких межатомных расстояниях преобладает отталкивание, на больших - притяжение. Общий вид потенциальной функции связи был изображен на рис. 25 для KCl. Качественно он в одинаковой степени может быть отнесен к любому виду химической связи. Итак, один из наиболее существенных выводов - отсутствие принципиальных различий между отдельными видами связи и возможность непрерывного перехода между всеми предельными случаями: ионной, ковалентной, металлической и остаточной (ван-дер-ваальсовой) связями. При этом остаточная связь примерно на два порядка слабее ионной, ковалентной и металлической и на порядок – водородной.

Характер связи влияет не только на электрические (проводники с металлической связью, полупроводники и диэлектрики – с ковалентной и ионной связями), но и на упругие и пластические свойства твердых тел. Ковалентные кристаллы обычно бывают жесткими и хрупкими, так как направленный характер связей мешает перемещению одного атома вслед за другим при механическом воздействии. Ионные кристаллы гораздо более пластичны, если они чистые (введение примесей и других дефектов может привести к их хрупкости). Электростатические силы в ионных кристаллах – ненаправленные, и поэтому ионы могут перемещаться с места на место, если этому не мешают относительные размеры ионов и пустот в структуре. Металлы оказываются наиболее пластичными, так как связи в них преимущественно ненаправленные, а энергия связи между остовами атомов и «электронной жидкостью» зависит в основном от плотности упаковки, и такая система легко приспосабливается к небольшим локальным отклонениям от строгой регулярности в расположении атомов.

В целом же рассмотренные выше черты сходства и различия химической связи в кристаллах создают необходимую основу для понимания законов построения кристаллической структуры из атомов химических элементов - тех законов, которые устанавливаются кристаллохимией.

74