К вопросу о металлической связи в плотнейших упаковках химических элементов
Информация - Химия
Другие материалы по предмету Химия
?кнутая трубка, полностью заполненная электронами кроме одного. Диаметр электрона примерно равен диаметру трубки. При таком заполнении зоны, при локальном передвижении электрона, наблюдается противоположное движение "места" незаполнившего трубку, электрона, то есть движение неотрицательного заряда. Вариант второй: в трубке один электрон - возможно движение только одного заряда - отрицательно заряженного электрона. Из этих двух крайних вариантов видно, что знак носителей, определяемых по коэффициенту Холла, в какой-то степени, должен зависеть от наполнения зоны проводимости электронами. Рисунок 1.
а) б)
Рис .1. Схематическое изображение зоны проводимости двух разных металлов. (Масштабы не соблюдены).
а) - вариант первый;
б) - вариант второй.
На порядок движения электронов также будут накладывать свои условия и структура зоны проводимости, и температура, и примеси, дефекты, а для магнитных материалов и рассеяние на магнитных квазичастицах - магнонах.
Так как рассуждения наши грубые, учитываем в дальнейшем пока только наполнение зоны проводимости электронами. Заполним зону проводимости электронами так, чтобы внешние электроны атомных остовов оказывали влияние на образование типа кристаллизационной решетки. Предположим, что число внешних электронов на последней оболочке атомного остова, после заполнения зоны проводимости, равно числу атомов соседей (координационному числу) /5/. Координационные числа ГЕК, ГЦК (гексагональной и гранецентрированной) плотнейших упаковок 12 и 18, а объемноцентрированной решетки (ОЦК)8и14/3/. Для ГЕК и ГЦК рассмотрим также число 9.
Построим таблицу с учетом вышеизложенного. Температура комнатная .
ЭлементRH . 1010
(м3/K)Z.
(шт.)Z остов.
(шт.)Тип решетки Натрий Na-2,3018ОЦК Магний Mg-0,9019ГЕК Алюминий
илиAl-0,3829ГЦК Алюминий Al-0,38112ГЦК Калий K-4,2018ОЦК Кальций
Ca-1,7819ГЦК Кальций CaT=737K28ОЦКСкандий
илиSc-0,6729ГЕКСкандийSc-0,67118ГЕКТитан Ti -2,40 1 9ГЕКТитан Ti -2,40 3 9ГЕКТитан TiT=1158K48ОЦК Ванадий V+0,7658ОЦК Хром Cr+3,6368ОЦКЖелезо
илиFe+8,0088ОЦКЖелезо Fe+8,00214ОЦК Железо
илиFeТ=1189K79ГЦК Железо FeТ=1189K412ГЦК Кобальт
илиCo+3,6089ГЕККобальт Co+3,60512ГЕК Никель Ni-0,6019ГЦК Медь
илиCu-0,52118ГЦКМедьCu-0,5229ГЦКЦинк
илиZn+0,90218ГЕК Цинк Zn+0,9039ГЕК РубидийRb-5,9018ОЦКИтрий Y-1,2529ГЕКЦирконий Zr+0,2139ГЕК ЦирконийZrТ=1135К48ОЦКНиобийNb+0,7258ОЦКМолибден Mo+1,9168ОЦКРутенийRu+2279ГЕКРодий
илиRh+0,48512ГЦКРодийRh+0,4889ГЦКПалладийPd-6,8019ГЦКСеребро
илиAg-0,90118ГЦКСеребро
Ag-0,90 29 ГЦККадмий
илиCd+0,67218ГЕК Кадмий Cd+0,6739ГЕКЦезий Cs-7,8018ОЦКЛантан La-0,8029ГЕКЦерий
илиCe+1,9239ГЦКЦерийCe+1,9219ГЦК Празеодим
илиPr+0,7149ГЕКПразеодим Pr+0,7119ГЕКНеодим
илиNd+0,9759ГЕКНеодимNd+0,9719ГЕКГадолиний Gd-0,9529ГЕКГадолиний GdT=1533K38ОЦКТербий Tb-4,3019ГЕК ТербийTbТ=1560К28ОЦКДиспрозий Dy-2,7019ГЕКДиспрозий DyТ=1657К28ОЦКЭрбий Er-0,34119ГЕКТулий Tu-1,8019ГЕКИттербий
илиYb+3,7739ГЦКИттербийYb+3,7719ГЦКЛютеций Lu-0,53529ГЕКГафний Hf+0,4339ГЕКГафний HfТ=2050К48ОЦКТанталTa+0,98 58ОЦКВольфрамW+0,85668ОЦКРений Re+3,1569ГЕКОсмий Os<0412ГЕКИридий Ir+3,18512ГЦКПлатина Pt-0,19419ГЦКЗолото
илиAu-0,69118ГЦКЗолото Au-0,6929ГЦКТаллий
илиTl+0,24318ГЕКТаллий Tl+0,2449ГЕКСвинец Pb+0,09418ГЦКСвинец Pb+0,0959ГЦКГде: RH - Постоянная Холла (коэффициент Холла)
Z - предполагаемое число электронов, отданное одним атомом в зону проводимости
Z остов. - число внешних электронов атомного остова.
Тип решетки - тип кристаллической структуры металла при комнатной температуре в некоторых случаях для температур фазовых переходов (T).
Выводы.
Несмотря на грубые допущения, из таблицы видно, что, чем больше атом элемента отдает электронов в зону проводимости, тем положительнее постоянная Холла, и, наоборот, постоянная Холла отрицательна для элементов, отдавших в зону проводимости один-два электрона, что не противоречит выводам Пайерлса , а также просматривается связь между электронами проводимости (Z) и валентными электронами (Zостов), обуславливающими кристаллическую структуру.
Фазовые переходы элемента из одной решетки в другую можно объяснить перебросом в зону проводимости металла одного из внешних электронов атомного остова или его возвратом из зоны проводимости на внешнюю оболочку остова под воздействием внешних факторов (давление, температура) .
Пытались дать разгадку, а получили новую, довольно хорошо объясняющую физико-химические свойства элементов, загадку - это координационное число орбиталей = 9 (девять) для ГЦК и ГЕК. Такое частое явление числа-9 в приведенной таблице наводит на мысль, что плотнейшие упаковки недостаточно исследованы.
Методом обратного отсчета от экспериментальных значений коэффициента всестороннего сжатия к теоретическим по формулам Ашкрофта и Мермина /1/, определяя число Z, можно убедиться о его близком совпадении с приведенным в таблице 1.
Приложение 2.
Металлическая связь представляется обусловленной: как обобществленными электронами проводимости, так и “валентными” - внешними электронами атомного остова.
Литература:
1. Н.Ашкрофт, Н.Мермин "Физика твердого тела". Москва, 1979г.
2. Г.В.Самсонов "Справочни?/p>