Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Шпоры полные.docx
Скачиваний:
1
Добавлен:
15.07.2019
Размер:
36.61 Кб
Скачать
  1. Твёрдое тело – агрегатное состояние вещества, характеризующееся стабильностью формы и характером теплового движения атомов, которые совершают малые колебания вокруг положения равновесия.

  2. Кристаллическим твёрдым телом называют ТТ, у которого расположение атомов периодически повторяется, и поверхностные грани которого, если исследуемый образец монокристалл, с большой вероятностью располагаются друг относительно друга под вполне определёнными углами.

  3. «дальний» порядок - строгая периодичность в расположении атомов кристалла сохраняется во всём объёме кристалла.

  4. «ближний» порядок - периодичность сохраняется только в небольшой области вокруг выбранного атома (для аморфных тел).

  5. ФТТ (ФКС) – наука о строении и свойствах твёрдых тел (конденсированных состояний), и происходящих в них явлениях.

  6. закон дифракии: разность хода, падающих на кристалл лучей, должна быть равна целому числу длин волн:

  7. Существует ряд теорий, описывающих структуру и свойства твёрдых тел: Динамическая теория кристаллических (кристаллическая решётка была представлена как совокупность связанных квантовых осцилляторов). Электронная теория твёрдых тел (рассматривает роль электронов в твёрдых телах). Квантово-механическое рассмотрение (влияние периодического поля кристаллической решётки на движение электронов)

  8. Все твёрдые тела делятся на 4 типа:

  1. Металлические

  2. Ковалентные

  3. Ионные

  4. Молекулярные кристаллы

  5. Кристаллы с водородной связью (H2O)

  1. Электроотрицательность атомов Х: При взаимодействии атомов одного сорта с атомами другого сорта характер химической связи определяется их способностью захватывать или отдавать электрон.

где Э – энергия сродства к электрону, I – ионизационный потенциал.

  1. Энергию, освобождающуюся при присоединении к электрону к нейтральному невозбуждённому атому с образованием отрицательного иона – аниона – называют энергий сродства атома к электрону.

  2. Первый ионизационный потенциал соответствует энергии, необходимой для отрыва электрона от нейтрального невозбуждённого атома с образованием положительно заряженного иона – катиона.

  3. Связь между электроположительными металлами и электроотрицательными неметаллами является ионной связью. Так как она осуществляется между противоположно заряженными ионами, то её называют гетерополярной.

  4. Металлическая связь реализуется между металлами и металлами.

  5. Ковалентная связь– между неметаллами и неметаллами. Металлическая и ковалентная связь являются гомополярными.

  6. Долю частично ионного характера ковалентной связи называют степенью ионности:

где ХА и ХВ – степени взаимодействия атомов А и В.

  1. Потенциальная энергия системы:

  2. Энергия колебания атомов в молекуле: где n = 0,1,2,…

  3. Энергия связи или энергия сцепления равна разности потенциальных энергий системы в начальном и конечном состоянии:

  4. Потенциал сил притяжения: где а и m–константы, большие 0.

  5. Потенциала сил отталкивания:

  6. Полная энергия взаимодействующих атомов (энергия Ланде):

  7. Равновесное расстояние в молекуле:

  8. Энергия связи в двухатомной молекуле:

  9. Зависимости 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.

  1. Энергия связи кристалла представляет собой энергию, которая необходима для разделения тела на составные части.

  2. Потенциал Леннарда-Джонса(для электро нейтральных молекул): , где Ν – число атомов в кристалле.

  3. Постоянная Маделунга:

  4. Это энергия связи ионного кристалла – формула Бора-Ланде:

  5. К ковалентным кристаллам относятся твёрдые тела, кристаллическая структура которых образована за счёт ковалентной связи.

  6. Молекулярная орбиталь как линейная комбинация атомных орбиталей: здесь – атомные волновые функции / АО, –const,характеризующие долю участия в молекулярной орбитали каждой из орбиталей.

  7. Симметричная и антисимметричная волновая функция:

  8. Уровни энергии в молекуле:

  9. Совокупность таких периодически расположенных частиц образует периодическую структуру, называемую кристаллической решёткой. Точки, в которых расположены атомы, называют узлами кристаллической решётки.

  10. Трансляционная симметрия означает, что существуют 3 вектора , характеризующиеся тем, что при смещении решётки на вектор , где n1, n2и n3 – целые числа (включая 0), решетка переходит сама в себя. Такие смещения называют трансляциями, а вектор вектор трансляции.

  11. Если выбрать длинны векторов минимальными, но такими, чтобы трансляциями вдоль этих направлений можно было бы получить всю кристаллическую решётку, то эти векторы называются основными или базисными векторами, а их совокупность называют базисом решётки.

  12. Параллелепипед с рёбрами называется основным или базисным параллелепипедом.

  13. Параметры a, b, c, α, β, γ называют параметрами решётки, а a, b , c – постоянные решётки.

  14. Если элементарная ячейка содержит 8 атомов в вершинах основного параллелепипеда, и не содержит ни одного атома внутри объёма или на гранях этого параллелепипеда, то она называется примитивной. Все прочие ячейки называют сложными.

  15. Трансляционными решётками Браве называют решетки отличающиеся формами элементарных ячеек и симметрией.

  16. Симметричной фигурой называется фигура, которая может совместиться сама с собой в результате симметричных преобразовний.

  17. Отражения в точке или плоскости и вращения вокруг какой-либо оси, приводящие фигуру в совмещение с самой собой, называют преобразованиями симметрии.

  18. Воображаемые плоскости, линии и точки, с помощью которых осуществляются отражения и вращения, называют элементами симметрии.

  19. Плоскость симметрии – плоскость, которая делит фигуру на 2 части, расположенные друг относительно друга как предмет и его зеркальное отражение (как правая и левая рука) (обозначается Р).

  20. Осью симметрии (простой или поворотной) называется линия, при повороте вокруг которой на некоторый определённый угол, фигура совмещается сама с собой, Ln.

  21. Операция поворота тела вокруг неподвижной оси на угол с одновременным отражением его в плоскости, перпендикулярной к той же оси, называется зеркально-поворотным преобразованием. Если в результате такого преобразования тело переходит само в себя, то соответствующую ось называют зеркально-поворотной осью n-го порядка (обозначается Sn).

  22. Если при инверсии относительно некоторой точки тело переходит само в себя, то данная точка называется центром симметрии тела. Симметричное преобразование в центре симметрии – это зеркальное отражение в точке.

  23. Под точечной группой симметрии понимают совокупность преобразований симметрии, сохраняющей неподвижной хотя бы 1 точку. Точечные группы симметрии – группы, содержащие только операции отражения, поворота и инверсии.

  24. Полную совокупность элементов симметрии, характеризующую симметрию объекта, называют классом симметрии.

  25. Поворот вокруг оси + параллельный перенос вдоль оси называется винтовой осью (бывает правый и левый).

  26. Отражение в плоскости + параллельный перенос вдоль плоскости называется плоскость скользящего отражения.

  27. 5 элементов симметрии в пространственной решётке: Зеркальные плоскости, Поворотные оси, Центр симметрии, Винтовые оси, Плоскости скользящего отражения.

  28. Пространственная группа – полная совокупность элементов симметрии, характеризующая симметрию решётки данного кристалла.

  29. Энантиоморфные – группы, отличающиеся только направлениями вращения винтовых осей.

  30. Закон Вульфа-Брегга или условие интерференционного максимума при отражении:

  31. Основные векторы обратной решётки:

  32. Вектор трансляции обратной решётки:

  33. Модуль вектора обратной решетки:

  34. Физический смысл обратной решётки: каждый узел обратной решётки соответствует возможному отражению от плоскостей прямой решётки кристалла. Направление вектора обратной решётки совпадает с направлением отражения от плоскостей (hkl), а n-й узел обратной решётки в этом ряду отвечает отражению n-го порядка от этих плоскостей.

  35. Зона Бриллюэна представляет собой ячейку Вигнера-Зейнца в обратной решётке.

  36. Физический смысл зон Бриллюэна: в теории электронной проводимости кристалла каждому электрону соответствует волна с длинной λ, которая обратно пропорциональна импульсу электрона:

  37. Первая зона Бриллюэна – область в обратном пространстве, окружающая один из узлов обратной решётки и ограниченная набором плоскостей, проходящих через середины векторов, соединяющих в обратной решётке данную точку с её ближайшими соседями.

  38. Вторая зона Бриллюэна строится аналогично первой с помощью прямых, соединяющих начало координат со вторыми ближайшими соседями.

  39. Любое отклонение от периодической структуры кристалла называют дефектом кристаллической решётки.

  40. Выделяют 4 класса дефектов: Точечные или нуль мерные дефекты – нарушения структуры локализованы в отдельных точках кристалла. Линейные или одномерные дефекты - нарушения периодичности простираются в одном измерении на расстоянии, много большем параметра решётки, а в двух других измерениях – не превышают нескольких параметров. Поверхностные или двухмерные дефекты - в двух измерениях имеют размеры, сравнимые с размерами кристаллов, а в третьем – не превышают нескольких параметров решётки. Объёмные или трёхмерные дефекты - в трёх измерениях имеют размеры, намного превышающие параметры решётки.

  41. Вакансия – отсутствие атома или иона в узле кристаллической решётки.

  42. Внедрённые или междоузельные атомы или ионы – располагаются на незаконном месте между узлами.

  43. Примеси замещения заменяют частицу основного вещества в узлах решётки.

  44. Примеси внедрения занимают междоузлия, и при том тем легче, чем больше объём пространства между атомами.

  45. Равновесная концентрация точечных дефектов, где n – число дефектов в единице объёма кристалла, N – общее число атомов в единице объёма, Еакт – энергия активации дефекта, равная работе его образования, k – постоянная Больмана, Т – температура:

  46. Условие электронейтральности: каковы бы ни были соотношения концентраций и типов точечных дефектов, кристалл в целом должен быть электронейтральным.

  47. Дефект Шоттки – пара из катионной и анионной вакансии. Часто встречается в щелочно-галоидных кристаллах типа Na-Cl.

  48. Дефект Френкеля – вакансия и противоположно заряженный атом в междоузлие. Преобладает в кристаллах типа галоидов серебра.

  49. Центрами окраски называются комплексы точечных дефектов, обладающие собственной частотой поглощения света и соответственно изменяющие окраску кристалла.

  50. Радиационные дефекты – точечные дефекты, возникающие при облучении кристаллов быстрыми частицами (нейтронами, протонами, электронами), а так же осколками деления ядер и ускоренными ионами.

  51. Наименьшее значение энергии Еd, которую необходимо передать одному из атомов кристалла, чтобы он оказался в ближайшей междоузельной позиции, называется пороговой энергией.

  52. Дислокации – устойчивые линейные дефекты кристаллической решётки, нарушающие чередование атомных плоскостей.

  53. Краевая дислокация характеризуется лишней кристаллической плоскостью, вдвинутой между двумя соседними слоями атомов. Этот лишний слой (лишняя плоскость) называется экстра-плоскостью.

  54. Вектор , замыкающий разрыв контура, называется вектором Бюргерса . Вектор Бюргерса – мера искажения решётки, обусловленная присутствием дислокации. Аналогично для винтовой дислокации. Для краевой дислокации виктор – межплоскостное расстояние оборванной плоскости, для винтовой – шаг винта в направлении оси дислокации.

  55. Энергия дислокации – энергия, затрачиваемая на искажение решётки при образовании дислокации.

  56. Энергия дислокации: де G – модуль сдвига, b–модуль вектора Бюргерса.

  57. Критическое напряжение источника Франка-Рида, где l–длинна отрезка АВ: .

  58. Типы сингоний:

  1. Триклинная Р

  2. Моноклинная РС

  3. Ромбическая РСIF

  4. Тетрагональная РI

  5. Гексагональная Р

  6. Кубическая РIF

  7. Тригональная Р