3.Электронное строение атомов. Атомные радиусы.

Квантовые числа. Состояние электрона в изолированном атоме характеризуется тремя квантовыми числами п, I и т, (а также чет­вертым — спиновым квантовым числом т_г). Квантовые числа определяют состояние элек­тронов в свободном атоме, распределение электронов по оболочкам, подоболочкам (ор-биталям) и орбитам и квантованные (дискрет­ные) значения энергии.

Главное квантовое число п обусловлива­ет в основном энергию электронов Е (Е - 1/п²) и размеры электронной оболочки в изолиро­ванном атоме, которую образуют электроны с одинаковым числом п. Электронные оболочки по мере удаления от ядра обозначают буква­ми К, L, М, N, О, Р и соответственно числа­ми 1, 2, 3, 4, 5, 6.

Орбитальное квантовое число I опре­деляет форму орбитали и величину момента количества движения электрона относитель­но ядра (так называемый орбитальный момент) и может принимать целочисленные значения от 0 до (п - 1). Электроны с одинаковым кван­товым числом I входят в одну подоболочку. Различные подоболочки, обозначаемые бук­вами s, р, d, /, в свою очередь, состоят из 1, 3, 5 и 7 электронных уровней (орбиталей) со­ответственно. На каждой орбите может быть размещено не более двух электронов, отли­чающихся спинами.

Приведенные символы орбиталей пред­ставляют собой первые буквы английских слов, отражающих форму спектроскопичес­ких линий, связанных с внутриатомными пере­ходами электронов с более высоких уровней на данную орбиталь: sharp — резкий, principal — основной, diffuse — диффузный и fine — тонкий.

Магнитное квантовое число т, указы­вает на ориентацию плоскости орбиты элект­рона в пространстве. Значения тп, лежат в ин­тервале от —I до +1 (включая 0), т. е. всего (21+1) значений.

Спиновое квантовое число т_г характери­зует ориентацию собственного момента враще­ния электрона вокруг своей оси, а именно: про­екцию собственного момента вращения элект­рона на орбитальный момент. Оно может при­нимать два значения: m_s = +1/2 и m_s = -1/2, и не сказывается на энергии электрона. Соб­ственный момент электрона (спин-момент) равен

= 1 — ~ 2 2п

(1.3)

Этот момент ориентирован либо парал­лельно, либо антипараллельно орбитально­му моменту.

В соответствии с квантовой теорией пол­ный орбитальный угловой момент можно пред­ставить как

М_ор6= hyjld + i)

(1.4)

Возможные значения I приведены выше.

Таким образом, угловой момент электро­на свободного атома может принимать только дискретные значения. Следовательно, состо-

яние углового момента электрона определяет угловую зависимость волновой функции \|/ и плотности вероятности |\|/|².

4.Классификация свойств твердых тел. Структурно-чувствительные, структурно-нечувствительные свойства.

В общем случае свойства материалов за­висят от трех характеристик: 1) природы хи­мических связей; 2) химического состава и фазового состояния; 3) степени совершенства атомной структуры (типа и концентрации структурных дефектов).

Первые две характеристики одинаково значимы для всех свойств, а по степени вли­яния структурных дефектов все свойства сле­дует разделить на две группы:

а) структурно-нечувствительные, за­висимость которых от структурных дефектов очень мала или практически отсутствует (эти свойства определяются природой и прочнос­тью химических связей);

б) структурно-чувствительные, кото­рые в зависимости от типа и концентрации структурных дефектов могут меняться очень резко: у металлов на десятки и даже сотни процентов, у полупроводников и частично ди­электриков на несколько порядков по вели­чине. Общим для всех структурно-чувстви­тельных свойств является то, что эти свой­ства связаны с перемещением на расстояния, превышающие межатомные, частиц или ква­зичастиц — атомов, электронов, фононов и всякого рода границ: мало- и болынеугловых границ зерен (кристаллитов), границ магнит­ных или электрических доменов и т. п.