Электрондардың энергетикалық спектрі қалыптастыратын қатты денелердің қасиеттері
Электрондардың энергетикалық спектрі қалыптастыратын қатты денелердің қасиеттері - раздел Образование, МАТЕРИАЛТАНУ Қатты Дененің өткізгіштігіне Және Магнитті Кедергілер...
Қатты дененің өткізгіштігіне және магнитті кедергілеріне тұйықталған және тұйықталмаған Ферми беттерінің әсерін біз 2.4-бөлімде көрсеттік. Бұл бөлімде электрондардың зоналық спектріне тікелей байланысты қатты денелердің мысалдарын қарастырамыз.
Бірінші мысалға металл қоспаларын дайындауда Юм- Розери ережесін қолдану жатады.
Cu-Zn жүйесінде Cu 1-х Znz қоспасының түзілуін қарастырайық. Бірінші металл ретінде мысты алсақ, оған біртіндеп мырышты қосамыз. Металдық мыстың ж.о.к. торы бар және ол бір атомды атомдардан тұрады . 2.1-кестеден мыстың Бриллюэн зонасы электрондармен толық толықтырылмағанын көреміз.
Сондықтан екі валентті мырыш атомдарының азғантай қоспасы Бриллюэн зонасын электрондармен толықтырылады. Күйлер тығыздығына көшсек, онда rсu (Е) қисығы ОАЕ-нің бөлшектік толтырылуымен ОАВСД қисығы арқылы бейнеленеді. (2.11-сурет). Басқа жағынан алғанда металдық Zn –тің о.ц.к. торы бар және оның күйлерінің тығыздығы ОАВНQ қисығы арқылы 2.11-суретте көрсетілген. rсu және rZn қисықтарының бастапқы бөлшектері бір-біріне сәйкес келеді.
2.1-кесте. Әртүрлі кристалл торлар үшін Ферми сфераларының қысқа радиустары RF, Бриллюэннің бірінші зоналарының көлемі Vз.Б және олардың электрондармен толтырылу дәрежесі
Тор
RF
VЗ.Б.
f
Қарапайым кубты
πћ/а
(2πћ/а)3
Ж.О.К.
√3 πћ/а
4(2πћ/а)3
1,36
К.О.К.
√2 πћ/а
2(2πћ/а)3
1,48
Алып кубты 52 атом
1,61
Гексагональды тығыздалған
1,75
Мыста мырышты еріту барысында Zn атомдарынан электрондардың қосылуын толтыру зоналарын кеңітеді, мысалы, х-тің аз шамаларынан ОАВС-ге дейін, яғни алдымен rсu (Е) қисығындағы параболалық бөліктің бос кванттық күйлері толтырылады. Сондықтан, Cu-Zn жүйесінде мыстағы мырыштың қатты ерітіндісін көрсететін г.ц.к. a-фазасы болады.
Металтануда көп фазалы қоспаларда қатар кездесетін әртүрлі құрылымдардың әртүрлі фазаларын грек әріптерімен белгілейді.
Zn-тің ары қарай еру барысында В нүктесінен кейін rсu с нүктесіне көтеріледі, Д нүктесі rсu күйінің тығыздығы 0-ге дейін түседі. Бұл дегеніміз с нүктесі Ферми сферасының Бриллюэн зона шекарасының тиюіне сәйкес келуін көрсетеді. А және С нүктелер арасындағы a- фазалардың кванттық күйлерінің тығыздығы b-фазаға қарағанда жоғарырақ.
2.11-сурет. Cu-Zn құймаларының a- және b-фазалары үшін
кванттық күйлердің тығыздығы
Демек, С нүктесіне сәйкес келетін электрондық концентрацияға дейін a- фазасы ғана болуы мүмкін. С нүктесінен кейінгі Zn-тің ары қарай еруі rZn (Е) қисығындағы кванттық күйлердің толуына әкеледі және құрамның жіңішке облысында екі фазада болады a-ж.о.к. және b-к.о.к. Zn-тің ары қарай еруі нәтижесінде тек қана b-фаза болады. Оның бар болуының шекарасы Н нүктесімен анықталады, одан кейін g фазасының (алып кубты) түзілуі басталады. e фазасының келесі болып түзілетіні түсінікті.
Cu-Zn жүйесіндегі әртүрлі фазалардың түзілуінің сапалық түсініктемесі осындай. Олар реалды кері диаграммасында нақты болып көрсетілген.
2.12-сурет. Cu-Zn жүйесінің құймаларының күй диаграммасы
Енді 2.1-кестедегі әртүрлі торлар үшін f әмбебап сандарын қолдана отырып, Cu1-хZnz балқымаларының барлық функциялары үшін сандық химиялық құрамды анықтайық. Юм – Розери ережесі бойынша a- фаза үшін
(uCu X + uZn Y) / (X +Y) деп жазайық. Мұнда, uCu = 1, uZn = 2.
Бұдан a-фазаның шекті құрамын анықтайық: Cu 0,64 Zn 0,36 b,g,e - фазаларының химиялық шекті құрамын осылайша табуға болады.
Теориялық мәндерді тәжірибелік мәндермен салыстыру жақсы сәйкестікті көрсетеді. Демек, зоналық теорияны металл балқымаларының құрамын бағалаудағы есептеулерде қолдануға болатынын көрсетеді.
2.2 кесте. Құрылымы әртүрлі Cu-Zn құймаларының теориялық және тәжірибелік химиялық құрамдары
Фаза
Құрылым
Химиялық құрамы (теор./тәжірибелік), %
a
Ж.о.к.
(64Cu,36Zn)/(62Cu,38Zn)
b
К.о.к.
(51Cu,49Zn)/(52Cu,48Zn)
g
Алып кубты
(38Cu,62Zn)/(31Cu,69Zn)
e
Гексагональды тығыздалған
(25Cu,75Zn)/(22Cu,78Zn)
Зоналық құрылым қатты дене қасиеттерін түсіндіруге мүмкіндік береді. Мұны Cu-Zn жүйесінің құймаларының шағылыстырғыш қабілетінің өзгеруімен көрсетеміз.
Мыстың түсі қызыл, ағын оның беті оптикалық спектрдің қызыл аумағында жарықты шағылыстыратыны белгілі. Мырыштың металға тән жылтыры бар және ақ түс аумағында жарықты шағылыстырады.
2.13-суретте Cu1-хZnz қатты ерітінділерінде таза мыстан таза мырышқа ауысқанда валенттік зона «төбесінің» өзгерісі бейнеленген. Мұнда электрондармен толық толған d-зонасы көрсетілген.
Қатты денеге hn жарық кванттарының шоғын бағыттаймыз, олар мыстың валенттік және d-зонасының электрондарына энергия береді. Осының әсерінен бұл электрондар мыстың валенттік зонасындағы бос деңгейлерге ауыса бастайды.
Мұндай ауысулардың арасында спектрдің сары бөлігіне сәйкес hn энергияны жұтатын ауысулар да болады. Бұл d-зонадан электрондардың ауысуы деп санайық (2.13-суреттегі 1 ауысу). Онда энергиясы аз барлық кванттар жұтылмайды, керісінше шағылысады, ал – олар спектрдің қызыл және қызыл сары аумақтарындағы кванттар, осылар металл мысқа қызыл түс береді.
Мырышты қосқанда s-р зонасының толығуы өседі де, жарықпен d-зонадан электрондарды шығаруға үлкен энергия жұмсалады (2-ауысу). Сәйкесінше жұтылатын жарық кванттарының толқын ұзындықтары спектрдің көк бөлігіне ығысады. l- hn -ға кері пропорционал.
l1 мкм = 1,24\ (hn) , эВ .
Құйма түсі сары болады, себебі l үлкен сары және басқа сәулелер шағылысады (Е төмен).
2.13 сурет. Жарық түсіргенде Cu1-хZnх жүйесінің 4(s-p)-зонасының толтырылуы
Таза мырыш жарықты жұту үшін бұданда көп жарық квантының энергиясы қажет (3-ауысу). Жұтылатын жарықтардың толқын ұзындықтары спектр бойынша УК-аумаққа қарай ығысады, ал ақ түсі бүкіл учаске беттен шағылып, оған сұр-ақ түс береді.
Студенттердің өз білімдерін тексеруге арналған сұрақтар:
1.Қатты денелердегі электрондардың энергетикалық спектрінің зоналық құрылымының түзілуі
2.Кристалдағы электрондар үшін Шредингер теңдеуін шешкенде адиабаталық және бірэлектронды жуықтаулардың мәні.
Материалтану. Пәнді оқыту мақсаты
Қазіргі таңдағы технологияның дамуы мен жүзеге асуы жаңа материалдардың алынуы мен енуінсіз мүмкін емес. Техникалық материалдардың қ
Негізгі химиялық түсініктер
Химия қандай да бір агрегаттық күйдегі әртекті химиялық заттардың жиынтығын зерттейді. Қоршаған ортадан ойша бөлініп алынған ж|
Атты денелердің жіктелуі
«Қатты» ұғымы заттың бізге белгілі төрт агрегаттық күйлерінің: газтәрізді (бу тәрізді), сұйық, қатты және плазмал
Физика-химиялық талдау негіздері
Физика – химиялық талдау «құрам – қасиет» немесе күй диаграммаларын құруға негізделген. Мұндай диаграмманың дербес жағдайы – бал
Молекулалық процестердің кинетикасының заңдылықтары
Алдымен процесс жылдамдығын уақыт бірлігінде пайда болатын немесе жойылатын бөлшектердің саны ретінде анықтаймыз. Есеп шартына байланысты бұл шама заттың к
Табиғаттағы және қатты денелердегі симметрия
Табиғатта адамның денесі айналық симметрияға мысал болады (Леонардо да Винчидің суреті): дененің ортасы арқылы өткен тік сызық бойымен орналас&
Зоналарды электрондармен толтыру
Электрондардың энергиясының мүмкін мәндері қарастырылып, электрондар ие бола алатын энергетикалық деңгейлердің барлығы зоналарда орналасатыны а
С және С байланысын табамыз.
Тұрақты қысымда денеге қандай да бір жылу мөлшері dQ берілсін. Оның ішкі энергиясы U жоғарылайды да, бір уақытта ұлғаю жұмысы жасал
Электр өткізгіштігі
Меншікті электр өткізгіштігі келесі өрнекпен анықталады: , мұндағы n - өткізгіштік зонасындағы бос электрондардың концентрациясы, e – электрондар зар
Металдар мен металл құймаларындағы вакансиялар
Вакансиялар түзілуінің физикалық табиғаты кристалл атомдарының жылулық тербелістерімен байланысты. Тепе-теңдік орталықтарының (тор түйінд
Оспалық нүктелік ақаулар
Тегі бөтен қоспа атомдар негізгі кристалл матрицасымен не орын басу қатты ерітінділерін, не ену қатты ерітінділерін түзе алады. Бірінші жағдайда қоспа атом
Дислокациялар энергетикасы
Дислокация аумағында атомдардың бір қатары өзінің көршілеріне қатысты ығысқан жағдайда орналасады. Сондықтан дислокация кристалда&#
Жазық ақаулар
Кристалл құрылымының маңызды жазық (екі өлшемді) ақаулары-дәндердің шекаралары, ұқсастар және қабатталу ақаулары.
Көлемдік ақаулар
Қатты денелердегі көлемдік ақаулар барлық үш бағытта да тор периодынан көп созылғыштығымен сипатталады. Олар негізінен қатты дене қ
Беттің құрылымы
Нақты кристалл бетінің құрылымы күрделі: 1- қатты дененің беті – ол өте жұқа көлемдік қабат; 2 – бетте әртүрлі а&
Бет энергетикасы
5.2-сурет. Кристалды аумақтардың әртүрлі жазықтықтарында жұпты атомдық әрекеттесулердің сызбанұсu
Жұғу және ағу құбылыстары.
Көптеген технологиялық процестерде сұйықтың қатты дене бетімен жанасқанда өтетін құбылыстар үлкен роль атқарады. Мысалы, мета
Хемосорбция
Табиғаты химиялық күштер әсер еткенде кристалдың адсорбцияланатын атомдары мен беттік атомдар арасында химиялық реакция жүреді. Бұл хемосорбцияны
Сұйық фазадан адсорбция
Ғылым мен техниканың әртүрлі облыстары үшін сұйық ерітіндімен шекараласатын қатты дене бетіндегі адсорбциялық құбылыстар маңы
Беттік (Фольмер) диффузия
Фольмер тәжірибесінде сынап жоғары вакуумда қатты салқындатылған бетке буланады. Түзілген кристалдардың пішіні пластина тәрізді болған. Фольмер
Көлемдік айналулардың түрлері
Қатты денелердегі көлемдік айналулар фазалық айналуларға жатады, ол туралы ең 1-дәрісте айтылған. Фазалық айналу нүктесінде фазалардың те
Аллотропиялық айналулар
«Аллотропия» термині химиялық элементтің немесе қатты қосылыстың бірнеше модификацияларда болуын сипаттау үшін енгізілген. Бұл құбылысты сипатт
Мартенситті айналулар
Кейбір металдар мен құймаларда көлемдік айналулардың өздеріне тән ерекшеліктері бар. Ең бастысы – олар берілген температурада аяқталмайды және
Атты денелердегі реакциялардың типтері
Қатты денелердегі химиялық реакцияға қатысатын компоненттердің біреуі қатты күйде болу керек. Сондықтан оларды келесі түрде жіктеуге болады: &#
Атты дене – сұйықтық реакциялары
Қатты денелердің сұйықтықтармен типті химиялық реакция – қатты дененің желіну процесі. Химиялық желіну жылдамдығы кристалл атомдары мен ж
Атты дене – газ реакциялары
Қатты денелердің газдармен реакцияларына оксидтеу және сульфидтеу реакциялары жатады. Мысалы: . Бұл реакциялар жиі металл бетін қаптап тұратын оксид немесе сульф
Атты дене – қатты дене реакциялары
Қатты денелер арасындағы химиялық реакциялар газды және сұйық фазалардағы реакциялардан айтарлықтай ерекшеленеді. Бұл өзгешелік кристалл
Атты денелерді активтендіру
Қатты денелерді активтендірудің мақсаты - олардың реакцияға түсу қабілетін арттыру. Қатты денелердің активтенуін оның кристалдық к&
Атты дене ішіндегі реакциялар
Материалтануда металдар мен құймаларды дисперсті беріктеу маңызды орын алады. Бұл үшін балқыған металға қиынырақ балқитын бөл
Ймалардағы интерметалдық қосылыстар
Құймаларда түзілетін фазаларды Н.С.Курнаков зерттеген. Ол металдық фазалардың «құрам-қасиет» қисықтарының 2 негізгі түрі бар
Металдар мен құймалардың электр өткізгіштігі
Ең электрөткізгіштігі жоғары металдар : Cu, Ag, Au, Al. Бұл таза металдар иілгіш және берік емес. Cu, Ag, Au иілгіштігі 40-50%, Al - 30-40%.
Күміс пен а
Асқын өткізгіш металдар мен құймалар
1911 ж. Голландияда Камерлинг-Оннес сұйық гелийдің қайнау температурада (4.2 К) сынаптың меншікті электр кедергісінің нольге дейін азаятынын ашты. Асқын
Металл қатты денелердің магнетизмі
Егер кез келген денені сыртқы магнит өрісіне орналастырса , онда денеде магнит өрісі туындайды, оның кернеулігі . Кейбір денелерде векторы векторымен бағыттас болады (
Ыш материалдар туралы жалпы мәліметтер
Қыш материалдар (ҚМ) бүгінде өте кең қолданылады және сан алуан- құрылыс кірпішінен бастап жаңа жоғары температуралық асu
Конструкциялық қыш
Қыштың конструкциялық материал ретінде екі бағалы қасиеттері бар: химиялық және термиялық тұрақтылық. Бұл екеуі де күшт
Ыш фериттер
Ферримагнетиктерден қыш технологиясы бойынша жасалытын материалдар – фериттер деп аталады. Ферримагнетиктің қосынды магниттік моментінің температураға тәуелді ре
Сегнето- және пироэлектрлік қыш
Сегнетоэлектриктер (батыс әдебиеттерде ферроэлектриктер) кристалл диэлектриктерге жатады. Диэлектриктерде электрондар атомдар мен иондармен берік байланысқан. Оларда бос электрондар жо&
Асқын өткізгіш қыш
1986 ж. басында IBM-ның Швейцария бөлімінің қызметкерлері Г.Беднорц пен А.ММюллер негізінде қыш алды, оның асқын өткізгіштік температурасы өте
Матрица және талшық материалдарын талдау
Матрица материалына қойылатын талап: композиттің қызмет ету температуралар облысында жұмыс қабілетін қамтамасыз ету. Температура 2000С жоғары об
Материалтану. Пәнді оқыту мақсаты
1ХИМИЯ, ФИЗИКА ЖӘНЕ ФИЗИКАЛЫҚ ХИМИЯДАН КЕЙБІР МӘЛІМЕТТЕР
1.1 Негізгі химиялық тұсініктер 6
1.2. Қатты денелердің жіктелу
АТТЫ ДЕНЕЛЕР БЕТІНДЕГІ ҚҰБЫЛЫСТАР
5.1. Қатты денелердің беті туралы жалпы тұсініктер 66
5.2. Беттің құрылымы. 66
5.3. Жұғу және ағу құбылыста
Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Новости и инфо для студентов