Каталог
  

Алмаз имеет кристаллическую решетку


ПОИСК

Статьи Рисунки Таблицы О сайте Реклама

    Интерес к исследованиям методов синтеза и физико-химических свойств различных алмазных материалов обусловлен, с одной стороны, необычными физико-химическими свойствами алмаза, благодаря которым он являются привлекательным объектом фундаментальной науки, а с другой стороны — богатыми перспективами прикладного использования таких объектов. Основные свойства алмаза в сравнении с кремнием представлены в табл. 17.1.11. Среди наиболее интересных свойств алмаза в первую очередь следует назвать его рекордную теплопроводность (более 2000 Вт/м К), высокую химическую стойкость, уникальную твёрдость и низкий коэффициент трения [59]. При этом такая важная характеристика электронных свойств полупроводникового алмаза, как подвижность носителей (а алмаз имеет рекордно высокие подвижности как электронов, так и дырок), определяется структурным совершенством алмазной кристаллической решётки. Область возможных применений алмазных плёнок в научных исследованиях и современных технологиях необычайно широка. Это интегральные схемы, включающие в себя элементы на основе алмаза, которые могут привести к революционным изменениям в области миниатюризации современных компьютеров, а также к развитию силовой электроники. На основе алмазных плёнок, кроме того, могут [c.281]     В кристаллолюминофорах влияние кристаллической структуры на спектральный состав излучения, по сравнению с природой излучающего атома, может быть очень глубоким или, наоборот, довольно поверхностным. Первый случай, когда тип структуры и состав решётки имеют решающее значение, иллюстрируется поведением углерода как излучателя. Активирующее действие его пока известно только в решётках типа алмаза (сам алмаз, нитрид бора, карбид кремния и, может быть, нитриды алюминия и бериллия). Очевидно, только в свойственных данным соединениям решётках периодическое поле так изл1е няет конфигурацию электронных состояний углерода, что становятся возможными оптические переходы с излучением в видимой области спектра. [c.136] Смотреть страницы где упоминается термин Алмаз кристаллическая решетка: [c.207]    Физическая и коллоидная химия (1988) -- [ c.32 ]

Основы общей химии Том 2 (1967) -- [ c.13 ]

Общая химия (1968) -- [ c.117 ]

Алмаз

Кристаллические решетки

Решетка кристаллическая алмаза и графита

© 2018 chem21.info Реклама на сайте

chem21.info

Кристаллические решетки

Поговорим о твердых телах. Твердые тела можно разделить на две большие группы: аморфные и кристаллические. Разделять мы их будем по принципу есть порядок или нет.

В аморфных веществах молекулы располагаются хаотично. В их пространственном расположении нет никаких закономерностей. По сути, аморфные вещества – это очень вязкие жидкости, настолько вязкие, что твердые.

Отсюда и название: «а-» – отрицательная частица, «morphe» – форма. К аморфным веществам относятся: стекла, смолы, воск, парафин, мыло.

Отсутствие порядка в расположении частиц обусловливает физические свойства аморфных тел: они не имеют фиксированных температур плавления. По мере нагревания их вязкость постепенно снижается, и они также постепенно переходят в жидкое состояние.

В противоположность аморфным веществам существуют кристаллические. Частицы кристаллического вещества пространственно упорядочены. Это правильная структура пространственного расположения частиц в кристаллическом веществе называется кристаллической решеткой.

В отличии от аморфных тел, кристаллические вещества имеют фиксированные температуры плавления.

В зависимости от того какие частицы находятся в узлах решетки, и от того какие связи удерживают их различают: молекулярную, атомную, ионную и металлическую решетки.

Для чего принципиально важно знать, какая у вещества кристаллическая решетка? Что она определяет? Все. Структура определяет, как химические и физические свойства вещества.

Самый простой пример: ДНК. У всех организмов на земле она построена из одинакового набора структурных компонентов: нуклеотидов четырех видов. А какое многообразие жизни. Это все определяется структурой: порядком, в котором эти нуклеотиды расположены.

Молекулярная кристаллическая решетка.

Типичный пример вода – в твердом состоянии (лед). В узлах решетки находятся целые молекулы. И удерживают их вместе межмолекулярные взаимодействия: водородные связи, силы Ван-дер-Ваальса.

Связи эти слабые, поэтому молекулярная решетка – самая непрочная, температура плавления таких веществ низкая.

Хороший диагностический признак: если вещество имеет при нормальных условиях жидкое или газообразное состояние и/или имеет запах – то скорее всего у этого вещества молекулярная кристаллическая решетка. Ведь жидкое и газообразное состояния – это следствие того, что молекулы на поверхности кристалла плохо держатся (связи то слабые). И их «сдувает». Это свойство называется летучестью. А сдутые молекулы, диффундируя в воздухе доходят до наших органов обоняния, что субъективно ощущается как запах.

Молекулярную кристаллическую решетку имеют:

  1. Некоторые простые вещества неметаллов: I2, P, S (то есть все неметаллы, у которых не атомная решетка).
  2. Почти все органические вещества (кроме солей).
  3. И как уже говорилось ранее, вещества при нормальных условиях жидкие, либо газообразные (будучи замороженными) и/или имеющие запах (Nh4, O2, h3O, кислоты, CO2).

Атомная кристаллическая решетка.

В узлах атомной кристаллической решетки, в отличие от молекулярной, располагаются отдельные атомы. Получается, что удерживают решетку ковалентные связи (ведь именно они связывают нейтральные атомы).

Классический пример – эталон прочности твердости – алмаз (по химической природе – это простое вещество углерод). Связи: ковалентные неполярные, так как решетку образуют только атомы углерода.

А вот, например, в кристалле кварца (химическая формула которого SiO2) есть атомы Si и O. Поэтому связи ковалентные полярные.

Физические свойства веществ с атомной кристаллической решеткой:

  1. прочность, твердость
  2. высокие температуры плавления (тугоплавкость)
  3. нелетучие вещества
  4. нерастворимы (ни в воде, ни в других растворителях)

Все эти свойства обусловлены прочностью ковалентных связей.

Веществ в атомной кристаллической решеткой немного. Особой закономерности нет, поэтому их нужно просто запомнить:

  1. Аллотропные модификации углерода (C): алмаз, графит.
  2. Бор (B), кремний (Si), германий (Ge).
  3. Только две аллотропные модификации фосфора имеют атомную кристаллическую решетку: красный фосфор и черный фосфор. (у белого фосфора – молекулярная кристаллическая решетка).
  4. SiC – карборунд (карбид кремния).
  5. BN – нитрид бора.
  6. Кремнезем, горный хрусталь, кварц, речной песок – все эти вещества имеют состав SiO2.
  7. Корунд, рубин, сапфир – у этих веществ состав Al2O3.

Наверняка возникает вопрос: С – это и алмаз, и графит. Но они же совершенно разные: графит непрозрачный, пачкает, проводит электрический ток, а алмаз прозрачный, не пачкает и ток не проводит. Отличаются они структурой.

И то, и то – атомная решетка, но разная. Поэтому и свойства разные.

Ионная кристаллическая решетка.

Классический пример: поваренная соль: NaCl. В узлах решетки располагаются отдельные ионы: Na+ и Cl–. Удерживает решетку электростатические силы притяжения между ионами («плюс» притягивается к «минусу»), то есть ионная связь.

Ионные кристаллические решетки довольно прочные, но хрупкие, температуры плавления таких веществ довольно высокие (выше, чем у представителей металлической, но ниже чем у веществ с атомной решеткой). Многие растворимы в воде.

С определением ионной кристаллической решетки, как правило, проблем не возникает: там, где ионная связь – там ионная кристаллическая решетка. Это: все соли, оксиды металлов, щелочи (и другие основные гидроксиды).

Металлическая кристаллическая решетка.

Металлическая решетка реализуется в простых веществах металлах. Ранее мы говорили, что все великолепие металлической связи можно понять лишь вместе с металлической кристаллической решеткой. Час настал.

Главное свойство металлов: электроны на внешнем энергетическом уровне плохо удерживаются, поэтому легко отдаются. Потеряв электрон металл превращается в положительно заряженный ион – катион:

Na0 – 1e → Na+

В металлической кристаллической решетке постоянно протекают процессы отдачи, и присоединения электронов: от атома металла в одном узле решетки отрывается электрон. Образуется катион. Оторвавшийся электрон притягивается другим катионом (или этим же): вновь образуется нейтральный атом.

В узлах металлической кристаллической решетки находятся как нейтральные атомы, так и катионы металла. А между узлами путешествуют свободные электроны:

Эти свободные электроны называются электронным газом. Именно они обусловливают физические свойства простых веществ металлов:

  1. тепло- и электропроводность
  2. металлический блеск
  3. ковкость, пластичность

Это и есть металлическая связь: катионы металлов притягиваются к нейтральным атомам и все это «склеивают» склеивают свободные электроны.

Как определить тип кристаллической решетки.

P.S. Есть кое-что в школьной программе и программе ЕГЭ по этой теме то, с чем мы не совсем согласны. А именно: обобщение, о том, что любая связь металл-неметалл – это ионная связь. Это допущение, намеренно сделано, видимо, для упрощения программы. Но это ведет к искажению. Граница между ионной и ковалентной связью условная. У каждой связи есть свой процент «ионности» и «ковалентности». Связь с малоактивным металлом имеет малый процент «ионности», она больше похожа на ковалентную. Но по программе ЕГЭ, она «округляется» в сторону ионной. Это порождает, порой абсурдные вещи. Например, Al2O3 – вещество с атомной кристаллической решеткой. О какой ионности здесь может идти речь. Только ковалентная связь может удерживать таким образом атомы. Но по стандарту «металл-неметалл» мы квалифицируем эту связь как ионную. И получается противоречие: решетка атомная, а связь ионная. Вот к чему приводит, излишнее упрощение.

himiyaklas.ru

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Cтраница 3

Адамантан и его получение.  [31]

Соединение названо адамантаном, так как его структура напоминает геометрическое расположение атомов углерода на небольшом участке кристаллической решетки алмаза.  [32]

Особенностью его является то, что пространственное расположение атомов углерода в молекуле адамантана такое же, как в кристаллической решетке алмаза. Он обладает устойчивой структурой, и его термическая деструкция начинается при температуре 660 С.  [33]

При низких температурах белое олово рассыпается в порошок, превращаясь IB другую, неметаллическую модификацию олова - серое олово с кристаллической решеткой алмаза. Превращение медленно распространяется вокруг от той точки, где оно началось, как распространяются воспалительные процессы в живых организмах.  [34]

При низких температурах белое олово рассыпается в порошок, превращаясь в другую, неметаллическую модификацию олова - серое олово с кристаллической решеткой алмаза. Превращение медленно распространяется вокруг от той точки, где оно началось, как распространяются воспалительные процессы в живых организмах.  [35]

Олово также имеет две модификации: Sna - серое олово, не обладающее металлическими свойствами ( известно иод названием оловянной чумы), имеет кристаллическую решетку алмаза, температуру максимальной скорости кристаллизации при - 32 С и устойчиво до 18 С; Snp - белое олово, обладающее металлическими свойствами, имеет тетрагональную кристаллическую решетку, существующую до температуры плавления 232 С.  [36]

Структурные комплексы в алмазоподобиой и аморфной структурах.  [37]

Вороного в кристаллической решетке алмаза; в, г - зигзагообразные упаковки структурных комплексов, упрощенных полиэдров Вороного; д - упаковка полиэдров п кристаллической решетке алмаза на основе замкнутого круга из шести атомов; е, ж - упаковки упрощенных полиэдров, приводящие к образованию пеитатональных колец; з - пентагоиалыюс кольцо; и - пентагональный аморфный додекаэдр.  [38]

Наименьшее значение энтропии, равное 2 Дж / ( моль - К), из всех про стых веществ имеет при 25 С углерод в аллотропной форме алмаза, так как для кристаллической решетки алмаза характерна особенно высокая упорядоченность. Энтропия графита значительно выше, 6 Дж / ( моль - К), что отвечает меньшей геометрической упорядоченности ( симметрии) его кристаллической решетки.  [39]

Кристаллическая решетка алмаза ( рис. 153) состоит из двух кубических гранецентрированных подрешеток, сдвинутых относительно друг друга на / 4 длины диагонали куба. В ковалентной связи участвуют только электроны внешней оболочки атомов так, что распределение электронной плотности в направлении четырех вершин тетраэдра одинаковы. Это состояние отвечает sp3 - гибридизации.  [40]

Расположение атомов углерода в кристаллах алмаза ( а и.  [41]

Существенные различия в свойствах алмаза и графита обусловлены особенностями строения их кристаллов. Кристаллическая решетка алмаза атомная.  [42]

Четыре валентных электрона каждого атома углерода в алмазе лр гибридизованы и образуют прочные ковален-тные связи с другими атомами углерода. Кристаллическая решетка алмаза имеет Рис - 28 - Строение кристаллической тетраэдрическое строение.  [43]

Алмаз прозрачен, обладает очень высокой твердостью, не проводит электрический ток. Кристаллическая решетка алмаза образована атомами углерода, находящимися в состоянии sp3 - гибридизации.  [44]

Существенные различия в свойствах алмаза и графита обусловлены особенностями строения их кристаллов. Кристаллическая решетка алмаза атомная. Каждый атом углерода расположен в центре тетраэдра, четыре вершины которого заняты другими атомами углерода ( рис. 84, а) Все атомы находятся на одинаковых расстояниях друг от друга ( 0 154 нм) и под воздействием очень больших ковалентных сил.  [45]

Страницы:      1    2    3    4    5

www.ngpedia.ru

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Cтраница 2

Например, нитрид бора BN с кристаллической решеткой типа алмаза имеет твердость, почти как у алмаза, но превосходит его по прочности и термостойкости. На основе нитрида бора изготавливают высокотвердые вещества - эльбор, кубонит. Они используются для изготовления абразивных материалов, при помощи которых производится механическая обработка ( шлифование, полирование, заточка) металлов, минералов, керамики.  [16]

Мы представляем экспериментальный материал, преследуя определенную цель - дать анализ его в соответствии с природой химической связи. Особое внимание отводится группе веществ с кристаллической решеткой типа алмаза и цинковой обманки, а также веществам с линейной системой гомополярных связей. Эти вещества привлекают наше внимание не только потому, что они принадлежат к группе материалов, имеющих широкое техническое применение, но и потому, что на их примере ясно видно соотношение между структурой и электрическими свойствами.  [17]

Структура графи-тида состава КС8.  [18]

Соединения BN, A1N, GaN, SiC, B4C, B12C3 обладают высокой утойчивостью к действию воды, кислот и щелочей. Некоторые из них отличаются исключительной твердостью, например SiC - карбид кремния, имеющий кристаллическую решетку типа алмаза и исключительную твердость.  [19]

Об этом свидетельствует возникновение по некоторым направлениям дифракционных потоков дробного порядка от поверхностных решеток. Позднее было найдено, что подобное явление имеет место во всех исследованных кристаллах с кристаллической решеткой типа алмаза, включая полупроводящий алмаз и некоторые интерметаллические соединения. Оказалось, что кремний имеет значительно более сложную структуру поверхности, чем германий.  [20]

Кривые дисперсии для колебаний.  [21]

Во всех кристаллах, для которых gl, может быть 3g - 3 оптических ветвей колебаний. Полупроводниковые кристаллы элементов IV группы ( алмаз, кремний, германий, серое олово) имеют кристаллическую решетку типа алмаза, а соединения AinBv AnBVI - типа цинковой обманки. И в том и в другом случае на элементарную ячейку приходится два либо одинаковых, либо разных атома.  [22]

Полезно сделать тесколько замечаний относительно полупроводников сложного состава, а именно соединений типа A BV, где А и В - обозначения двух разных атомов, индексы означают валентность. К числу таких соединений относятся арсенид галлия QaAs, антимонид индия InSb и др. Полупроводники со структурой AnlBv также имеют тетраэдрическую кристаллическую решетку типа алмаза, но атомы А и В равномерно распределены в ней так, что в центре каждого В-тетраэдра находится атом А, а в центре каждого А-тетраэдра - атом В; тетраэдры А и В переплетаются подобно звеньям цепи. Связь между атомами А и В ковалентна, так как суммарное число валентных электронов у пары атомов А и В равно восьми, а это соответствует устойчивой восьмиэлектронной оболочке. Донорные атомы замещают атомы В, а акцепторные - атомы А с образованием соответственно свободного электрона или свободной дырки.  [23]

Замещение примесными атомами основных атомов в решетке.  [24]

Полезно сделать несколько замечаний относительно полупроводников сложного состава, а именно двойных соединений типа ЛШВУ, где Л и В - обозначения двух разных атомов, индексы означают валентность. К числу таких соединений относятся арсенид галлия GaAs, антимонид индия InSb и др. Полупроводники со структурой AlllBv также имеют тетраэдрическую кристаллическую решетку типа алмаза, но атомы Л и В равномерно распределены в ней так, что в центре каждого А-тетраэдра находится атом В, а в центре каждого В-тет-раэдра - атом Л; тетраэдры Л и В переплетаются подобно звеньям цепи. Связь между атомами Л и В ковалентна, так как суммарное число валентных электронов у пары атомов Л и В равно восьми, а это соответствует устойчивой восьми-электронной оболочке.  [25]

В этой главе будет дано описание некоторых свойств тех элементов, которые известны как полупроводники. Прежде всего рассмотрим совместно германий и кремний, поскольку они изучены гораздо лучше любого другого полупроводника; оба они обладают кристаллической решеткой типа алмаза и оказываются сходными во многих отношениях. Однако между ними имеется ряд весьма интересных отличий, поэтому полезно сравнить их свойства.  [26]

На примере германия разработаны были также многочисленные теоретические вопросы учения о полупроводниках и открыты новые физические явления. Можно, пожалуй, сказать, что из всех полупроводников мы лучше всего знаем и понимаем именно германий. Правда, и по структуре ( правильная кристаллическая решетка типа алмаза), и по химическому составу ( четырехвалентный элемент), и по электрическим свойствам ( исключительно высокая подвижность и большая длительность свободного существования электронов) германий представляет собой особо удобный объект для исследования.  [27]

На примере германия разработаны были также многочисленные теоретические вопросы учения о полупроводниках и открыты новые физические явления. Можно, пожалуй, сказать, что теперь из всех полупроводников мы лучше всего знаем и понимаем именно германий. Правда, и по структуре ( правильная кристаллическая решетка типа алмаза), и по химическому составу ( четырехвалентный элрмент), и по электрическим свойствам ( исключительно высокая подвижность и большая длительность свободного существования электронов) германий представляет собой особо удобный объект для исследования.  [28]

К IVA-труппе элементов помимо типических относятся элементы подгруппы германия: Ge, Sn и Pb. Их валентная электронная конфигурация ( ns2np2 в невозбужденном состоянии) обусловливает возможность проявления - свойств и катионо - и анионообразователей. Действительно, для гомоатомных соединений ( кроме свинца и / 2-олова) характерна кристаллическая решетка типа алмаза. Однако преимущественная ковалентная связь в кристаллах соединений реализуется далеко не всегда. Поэтому тяжелые представители этой группы ( Sn, Pb), т.е. элементы с большой атомной массой, характеризуются плотноупакованными структурами в свободном состоянии.  [29]

Измерения обычно проводятся на малых образцах в калориметре с теплообменным газом, так как большие кристаллы алмаза почти недоступны. Подробные измерения были проведены де Сорбо, образец которого содержал почти 7 моль мелких алмазов с размером зерен - 2 мм. Вследствие трудностей, отмеченных выше, экспериментальная погрешность при температурах ниже 70 К была довольно велика, чем, возможно, и объясняется максимум в около 60 К. Появление максимума кажется весьма странным, поскольку измерения на веществах с кристаллической решеткой типа алмаза, проведенные до температур, при которых уже заведомо выполняется закон Ts, не дают никаких указаний на наличие такого максимума. Результаты де Сорбо систематически лежат ниже результатов Питцера, полученных несколько ранее, однако это расхождение можно объяснить присутствием незначительных примесей в каждом образце.  [30]

Страницы:      1    2    3

www.ngpedia.ru


Смотрите также