Кристаллоэнергетика как основа оценки свойств твердотельных материалов icon

Кристаллоэнергетика как основа оценки свойств твердотельных материалов


Смотрите также:
Кристаллоэнергетика как основа оценки свойств твердотельных материалов...
Методы исследования реальной структуры и состава материалов цель курса...
Диссертации
Аннотация рабочей программы подготовки бакалавра направления «Строительство» профиль №4...
Строение и свойства металлических материалов...
Рабочая программа дисциплины материаловедение и технология конструкционных материалов...
Рабочая программа учебной дисциплины "механико-технологические испытания материалов" Цикл...
35 Перечень международных стандартов финансовой отчетности (мсфо)...
Методические указания по выполнению и варианты контрольной работы (задания) для студентов...
Второй аспект оценки свя­зан с ответами на вопросы...
Примерная программа дисциплины материаловедение и технология конструкционных материалов...
Примерная программа дисциплины «Материаловедение и технология конструкционных материалов»...



страницы: 1   ...   11   12   13   14   15   16   17   18   ...   21
вернуться в начало
^

2.6. Зависимость физических свойств минералов и других кристаллических веществ от электроотрицательности составляющих атомов


Понятие электроотрицательности атомов уже давно и плодотворно используется в химии и смежных с ней областях для решения многих теоретических и прикладных проблем (Бацанов, 2000). В настоящем разделе сделана попытка на основе электроотрицательности объяснить некоторые свойства кристаллов и тем самым продемонстрировать ее возможности в этой практически важной области.

Теоретические предпосылки использования электроотрицательности для объяснения механической, термической стабильности и других свойств минералов вполне очевидны. Характеризуя энергию связи электронов у атомов, вступающих в химическое взаимодействие в соединениях, параметры электроотрицательности могут определять энергию и соответственно прочность образующихся связей и стабильность соединений. При этом речь идет, разумеется, о координационных кристаллических соединениях с сильными межатомными связями (ионного, ковалентного или металлического типа).

Как известно, существуют многочисленные методы оценки и системы электроотрицательностей атомов (Бацанов, 1986; 2000), поэтому выбор соответствующей системы был далеко не простым. В результате испытания различных вариантов выяснилось, что для наших целей наиболее естественной и подходящей оказалась система, в которой электроотрицательность имеет размерность энергии (коль скоро речь идет об энергетическом подходе к оценке свойств кристаллов). Кроме того, эта система должна учитывать конкретные валентности атомов (см. раздел 1.2.2). Обоим указанным критериям вполне удовлетворяет предлагаемая автором система электроотрицательностей (таблица 2.15) и не удовлетворяют другие системы. Так, в системе Жанга (Zhang, 1982), учитывающей валентности металлов и неметаллов, электроотрицательность имеет размерность силы. А в системе Мартынова и Бацанова (Мартынов, Бацанов, 1980), в которой также учитывается валентность атомов, электроотрицательность имеет размерность корня квадратного из энергии, как и в оригинальной системе Полинга (Pauling, 1960). Заметим, кстати, что в последней, как и во всех системах кристаллических электроотрицательностей по С. С. Бацанову, не указывается валентность неметаллов, что, по нашему мнению (см. раздел 1.2.2), является серьезным упущением.

Используя величины электроотрицательностей атомов в соответствующих валентных состояниях из таблицы 2.12 и данные о различных физических свойствах гомоатомных кристаллов из источников, приведенных в разделе 2.1, были построены корреляционные зависимости (рис. 2.67-2.84) с выводом следующих формул: твердости (относительной по минералогической шкале НМ и абсолютной HV по Викерсу), температуры плавления (Тпл., К), скорости звука в кристаллах (v), температурных коэффициентов линейного (αl) и объемного (αv) расширения, объемной сжимаемости (B), теплопроводности (λ), удельного сопротивления (ρ), модулей Юнга (Е), сдвига (G) и всестороннего объемного сжатия (К), работы выхода электрона (φ), свободной поверхностной энергии (Eshkl), пограничной межатомной плотности (ρmin), максимальной частоты колебания атомов (vm) и грамм-атомной теплоемкости для стандартных условий (Ср).

Таблица 2.12

^ Электроотрицательности атомов (по В. В. Зуеву) для различных валентных состояний и в различных единицах

Атом (валентность)

ЭО, эВ

ЭО по шкале Ж.-П.

ЭО, кДж/моль

ЭО, кДж/г-а

ЭО, кДж/см3 в твердом теле

H(I)

13,6

2,58

1312,21

1301,87

98,94

He(II)

25,89

4,92

2498,02

624,1

-

Li(I)

5,39

1,02

520,06

74,93

40,01

Be(II)

9,21

1,75

888,64

98,6

182,41

B(III)

11,17

2,12

1077,75

99,7

184,22

C(IV)

13,88

2,64

1339,23

111,5

391,7

N(III)

15,05

2,86

1452,11

103,67

106,36

N(V)

16,81

3,19

1621,93

115,8

-

O(II)

15,59

2,96

1504,22

94,01

188,02

O(IV)

17,21

3,27

1660,52

103,78

-

O(VI)

19,1

3,63

1842,88

115,18

-

F(I)

17,42

3,31

1680,77

88,46

134,11

F(III)

18,6

3,53

1794,64

94,45

-

F(V)

20,09

3,82

1938,40

102,02

-

F(VII)

21,87

4,16

2110,15

111,06

-

Ne(VIII)

25,83

4,91

2492,23

123,5

-

Na(I)

5,14

0,98

495,94

21,56

20,93

Mg(II)

7,58

1,44

731,36

30,09

52,3

Al(III)

8,29

1,58

799,87

29,65

79,91

Si(IV)

9,69

1,84

934,95

33,29

77,53

P(III)

10,14

1,93

978,37

31,59

57,49

P(V)

11,25

2,14

1085,47

35,04

-

S(II)

11,02

2,09

1063,28

33,16

68,64

S(IV)

11,36

2,16

1096,08

34,18

-

S(VI)

12,44

2,36

1200,29

37,43

-

Cl(I)

12,97

2,46

1251,42

35,3

71,65

Cl(III)

12,73

2,42

1228,27

34,65

-

Cl(V)

13,01

2,47

1255,28

35,41

-

Cl(VII)

13,92

2,64

1343,09

37,88

-

Ar(VIII)

15,5

2,95

1495,53

37,44

-

K(I)

4,34

0,82

418,75

10,71

9,23

Ca(II)

6,02

1,14

580,85

14,49

22,46

Sc(III)

7,09

1,35

684,09

15,22

45,51

Ti(II)

6,81

1,29

657,07

13,72

-

Ti(IV)

8,45

1,61

815,30

17,02

77,27

V(III)

7,91

1,50

763,20

14,98

-

V(IV)

8,94

1,7

862,58

16,93

-

V(V)

9,76

1,85

941,7

18,49

112,97

Cr(II)

7,51

1,43

724,61

13,93

-

Cr(III)

8,45

1,61

815,31

15,68

-

Cr(IV)

9,52

1,81

918,55

17,66

-

Cr(VI)

11,3

2,15

1090,29

20,97

150,77

Mn(II)

7,63

1,45

736,19

13,4

-

Mn(III)

8,83

1,68

851,97

15,51

-

Mn(IV)

9,93

1,89

958,11

17,44

129,75

Mn(V)

10,99

2,09

1060,38

19,3

143,6

Mn(VII)

12,66

2,41

1221,51

22,23

-

Fe(II)

8,0

1,52

771,89

13,82

-

Fe(III)

8,73

1,66

842,32

15,08

-

Fe(IV)

10,05

1,91

969,68

17,36

136,69

Fe(VI)

12,19

2,32

1176,16

21,06

-

Fe(VIII)

13,83

2,63

1334,4

23,89

391,8

Co(II)

8,19

1,56

790,22

13,41

-

Co(III)

9,18

1,74

885,74

15,03

-

Co(IV)

10,2

1,94

984,16

16,7

133,77

Co(IX)

15,05

2,86

1452,11

24,64

-

Ni(II)

8,35

1,59

805,66

13,72

-

Ni(III)

9,59

1,82

925,3

15,76

140,3

Ni(IV)

10,69

2,03

1031,44

17,57

156,41

Ni(VIII)

14,85

2,82

1432,82

24,41

-

Ni(X)

16,34

3,1

1576,58

26,86

-

Cu(I)

7,72

1,47

744,87

11,72

105,01

Cu(II)

8,93

1,7

861,62

13,56

-

Cu(III)

10,05

1,91

969,68

15,26

136,73

Cu(V)

12,3

2,34

1186,78

18,68

-

Cu(VII)

14,01

2,66

1351,77

21,27

-

Zn(II)

9,18

1,74

885,74

13,55

96,65

Zn(VI)

13,88

2,64

1339,23

20,48

-

Ga(III)

8,83

1,68

851,97

12,22

72,18

Ge(IV)

9,67

1,84

933,02

12,85

68,4

As(III)

9,53

1,81

919,51

12,27

70,92

As(V)

10,74

2,04

1036,26

13,83

-

Se(II)

10,17

1,93

981,26

12,43

59,54

Se(IV)

10,43

1,98

1006,35

12,75

-

Se(VI)

11,54

2,19

1113,45

14,1

-

Br(V)

11,69

2,22

1127,92

14,12

-

Br(VII)

12,55

2,38

1210,9

15,15

-

Kr(VIII)

13,67

2,6

1318,96

15,74

-

Rb(I)

4,18

0,79

403,31

4,72

7,23

Sr(II)

5,6

1,06

540,32

6,17

15,67

Y(III)

6,44

1,22

621,37

6,99

31,24

Zr(IV)

7,51

1,43

724,61

7,94

51,66

Nb(III)

7,73

1,47

745,84

8,03

-

Nb(IV)

8,19

1,56

790,22

8,51

-

Nb(V)

8,56

1,63

825,92

8,89

68,82

Mo(IV)

9,12

1,73

879,95

9,17

93,72

Mo(VI)

9,98

1,9

962,93

10,04

102,61

Tc(V)

9,57

1,82

923,37

9,34

107,41

Tc(VII)

10,56

2,01

1018,89

10,3

118,45

Ru(II)

7,83

1,49

755,49

7,47

-

Ru(III)

8,59

1,63

828,81

8,2

-

Ru(IV)

9,38

1,78

905,04

8,95

110,71

Ru(VI)

10,62

2,02

1024,68

10,14

125,43

Ru(VIII)

11,6

2,2

1119,24

11,07

-

Rh(II)

7,71

1,46

743,91

7,23

-

Rh(III)

8,78

1,67

847,15

8,23

-

Rh(IV)

9,46

1,8

912,76

8,87

110,08

Pd(II)

9,02

1,71

870,3

8,18

98,32

Pd(IV)

10,32

1,96

995,74

9,36

112,51

Ag(I)

7,57

1,43

730,4

6,77

71,08

Ag(II)

9,16

1,74

883,81

8,19

-

Ag(III)

10,12

1,92

976,44

9,05

95,03

Cd(II)

8,72

1,66

841,36

7,48

64,7

In(III)

8,18

1,55

789,25

6,87

50,22

Sn(II)

7,33

1,39

707,24

5,96

43,57

Sn(IV)

9,12

1,73

879,95

7,41

-

Sb(III)

8,42

1,6

812,41

6,67

44,63

Sb(V)

9,81

1,86

946,53

7,77

-

Te(II)

9,15

1,74

882,85

6,92

43,18

Te(IV)

9,54

1,81

920,48

7,21

-

Te(VI)

10,86

2,06

1047,84

8,21

-

I(III)

10,33

1,96

996,7

7,85

-

I(V)

11,14

2,12

1074,85

8,47

-

I(VII)

12,06

2,29

1163,62

9,17

-

Xe(VIII)

12,65

2,4

1220,55

9,3

-

Cs(I)

3,89

0,74

375,33

2,82

5,28

Ba(II)

5,41

1,03

521,99

3,8

13,66

La(III)

5,91

1,12

570,23

4,11

25,26

Ce(III)

6,44

1,22

621,37

4,43

36,5

Ce(IV)

7,12

1,35

686,98

4,9

-

Pr(III)

5,97

1,13

576,02

4,09

27,7

Nd(III)

6,07

1,15

585,67

4,06

28,45

Pm(III)

6,14

1,17

592,42

4,09

29,53

Sm(III)

6,32

1,2

609,79

4,05

30,46

Eu(II)

5,64

1,07

544,18

3,58

-

Eu(III)

6,51

1,24

628,12

4,13

21,65

Gd(III)

6,36

1,21

613,65

3,9

30,81

Tb(III)

6,3

1,2

607,86

3,82

31,43

Dy(III)

6,45

1,23

622,33

3,83

32,75

Ho(III)

6,51

1,24

628,12

3,81

33,51

Er(II)

6,03

1,15

581,81

3,48

31,55

Tm(III)

6,7

1,27

646,46

3,83

35,7

Yb(II)

6,17

1,17

595,32

3,44

23,96

Yb(III)

6,95

1,32

670,58

3,88

-

Lu(III)

6,46

1,23

623,3

3,56

35,03

Hf(IV)

7,95

1,51

767,06

4,3

57,23

Ta(III)

7,71

1,46

743,91

4,11

-

Ta(V)

8,08

1,53

779,61

4,31

71,78

W(IV)

8,4

1,6

810,48

4,41

-

W(VI)

8,89

1,69

857,76

4,67

90,13

Re(V)

8,91

1,69

859,69

4,62

-

Re(VI)

9,23

1,75

890,57

4,78

100,48

Re(VII)

9,52

1,81

918,55

4,93

-

Os(II)

8,6

1,63

829,78

4,36

-

Os(IV)

8,88

1,69

856,8

4,5

101,65

Os(VI)

9,58

1,82

924,34

4,86

109,79

Os(VIII)

10,32

1,96

995,74

5,24

-

Ir(III)

8,9

1,69

858,73

4,47

-

Ir(IV)

9,11

1,73

878,99

4,57

102,46

Ir(VI)

9,96

1,89

961,0

5,0

112,1

Pt(II)

9,11

1,73

878,99

4,51

-

Pt(IV)

9,54

1,81

920,48

4,72

101,24

Pt(VI)

10,27

1,95

990,91

5,08

108,97

Au(I)

9,22

1,75

889,6

4,52

87,33

Au(II)

9,74

1,85

939,77

4,77

92,16

Au(III)

9,82

1,86

947,5

4,81

92,93

Hg(I)

10,44

1,98

1007,31

5,02

68,0

Hg(II)

9,91

1,88

956,18

4,77

64,61

Tl(I)

6,11

1,16

589,53

2,88

34,13

Tl(III)

8,75

1,66

844,25

4,13

48,95

Pb(II)

7,46

1,42

719,79

3,47

39,38

Pb(IV)

8,83

1,68

851,97

4,11

-

Bi(III)

8,47

1,61

817,23

3,91

38,12

Bi(V)

9,59

1,82

925,3

4,43

-

Po(II)

9,07

1,72

875,13

4,19

39,05

Po(IV)

9,18

1,74

885,74

4,24

-

Po(VI)

10,15

1,93

979,33

4,69

-

At(VII)

10,78

2,05

1040,12

4,95

-

Rn(VIII)

11,52

2,19

1111,52

5,01

-

Fr(I)

3,98

0,76

384,01

1,72

-

Ra(II)

5,18

0,98

499,8

2,21

19,01

Ac(III)

6,4

1,22

617,51

2,72

27,36

Th(IV)

6,87

1,31

662,86

2,86

33,52

U(IV)

7,81

1,48

753,55

3,17

60,07

U(VI)

9,26

1,76

892,5

3,75

71,05

Np(III)

6,36

1,21

613,65

2,59

52,45

ПРИМЕЧАНИЕ. Величины электроотрицательностей атомов вычислены из соответствующих потенциалов ионизации по формуле (Зуев, 1990):





оставить комментарий
страница15/21
Дата01.09.2011
Размер4.02 Mb.
ТипДокументы, Образовательные материалы
Добавить документ в свой блог или на сайт

страницы: 1   ...   11   12   13   14   15   16   17   18   ...   21
отлично
  1
Ваша оценка:
Разместите кнопку на своём сайте или блоге:
rudocs.exdat.com

База данных защищена авторским правом ©exdat 2000-2014
При копировании материала укажите ссылку
обратиться к администрации
Анализ
Справочники
Сценарии
Рефераты
Курсовые работы
Авторефераты
Программы
Методички
Документы
Понятия

опубликовать
Документы

Рейтинг@Mail.ru
наверх