Geum.ru

Кристаллоэнергетика как основа оценки свойств твердотельных материалов

Вид материалаДокументы
Подобный материал:
1   ...   14   15   16   17   18   19   20   21   22

Заключение


Анализируя изложенные в трех основных разделах книги материалы и оценивая полученные результаты, можно сделать следующие, обоснованные, на наш взгляд, выводы.

Использованные в данной работе структурно-энергетические подходы (как традиционные, так и разработанные новые) к изучению твердофазных материалов (включая основной объект данной книги - магнезиальный цемент) дают, как нам представляется, исследователям полезный инструмент для оценки, объяснения и прогнозирования свойств различных веществ.

Речь, по сути дела, идет о появившейся возможности, используя выведенные во второй главе зависимости (формулы), количественно характеризовать весьма широкий спектр самых разнообразных свойств материалов - механических, термических, упругих, поверхностных, эмиссионных и многих других.

Следует заметить, что определение ряда свойств твердых тел требует использования сложной, нередко весьма дорогостоящей аппаратуры, что в современных условиях бывает затруднительно. Поэтому возможность на основе соответствующих энергетических параметров оценки этих свойств вполне оправдана и целесообразна.

Подчеркнем, что речь здесь идет именно о теоретической оценке свойств твердого тела, вытекающих из его электронного строения, химических связей и энергии межатомного взаимодействия. Повторимся, что в условиях отсутствия дорогостоящих современных экспериментальных методов определения этих свойств такой подход представляется вполне оправданным. Рассчитываемые по предлагаемым формулам величины, характеризующие те или иные свойства вещества, являются ориентировочными, имеют оценочный характер, и в дальнейшем по мере получения соответствующих экспериментальных данных должны уточняться.

Впрочем, следует иметь в виду, что соответствующие формулы (см. главу 2) были выведены на основе колоссального объема справочного материала по свойствам твердых тел, включая свойства, полученные с помощью различных экспериментальных методов их определения. Поэтому разработанные энергетические подходы к оценке свойств твердых тел являются, вообще говоря, не чисто теоретическими, а полуэмпирическими.

В качестве немаловажного позитивного момента следует подчеркнуть, что именно в рамках кристаллоэнергетического подхода оказалось возможным попытаться, хотя бы в самом общем виде, объяснить способность магнезиального цемента с шунгитовым наполнителем эффективно бороться с вредным для человека воздействием электромагнитных полей и высокочастотных излучений.

Авторы надеются, что продемонстрированные в книге новые энергетические подходы к оценке свойств твердофазных материалов будут иметь неплохие перспективы и приняты на вооружение специалистами, работающими в различных областях материаловедения.

Литература

  • Акустические кристаллы. Справочник / Блистанов А.А., Бондаренко В.С., Чкалова В.В. и др., под ред. М.П.Шаскольской. М.: Наука, 1982. 632 с.
  • Александров К.С., Продайвода Г.Т. Анизотропия упругих свойств минералов и горных пород. Новосибирск: Изд. сиб. отд. РАН, 2000. 354 с.
  • Андриевский А.Р., Спивак И.И. Прочность тугоплавких соединений и материалов на их основе. Челябинск: Металлургия, 1989. 368 с.
  • Бацанов С.С. Диэлектрические методы изучения химической связи и концепция электроотрицательности // Успехи химии, 1982. Т. 51, вып. 7. С. 1201-1224.
  • Бацанов С.С. Экспериментальные основы структурной химии. М. : Изд-во стандартов. 1986. 240 с.
  • Бацанов С.С. Атомные радиусы элементов //ЖНХ, 1991. Т. 36. С. 3015-3037.
  • Бацанов С.С. Структурная химия. Факты и зависимости. М.: Диалог-МГУ, 2000. 292 с.
  • Бацанов С.С., Звягина Р.А. Интегралы перекрывания и проблема эффективных зарядов. Новосибирск: Наука, сиб. отд., 1966. 386 с.
  • Белов Н.В. Структура ионных кристаллов и металлических фаз. М.: Изд-во АН СССР, 1947. 237 с.
  • Белов Н.В. Очерки по структурной минералогии. М.: Недра, 1976. 344 с.
  • Бергер М.Г. Терригенная минералогия. М. : Недра. 1986. 227 с.
  • Берлин Ю.Я., Сычев Ю.И. Материаловедение для камнеобработчиков. Л.: Стройиздат, 1986. 173 с.
  • Богданов О.С., Зуев В.В. О кристаллохимической оценке магнитных, электрических и гравитационных свойств минералов // Обогащение руд, 1991. № 6. С. 12-16.
  • Бокий Г.Б. Кристаллохимия. М.: Наука, 1971. 400 с.
  • Булах А.Г., Булах К.Г. Физико-химические свойства минералов и компонентов гидротермальных растворов. Л.: Недра, 1978. 167 с.
  • Гиллеспи Р. Геометрия молекул. М.: Мир, 1975. 278 с.
  • Гиллеспи Р., Харгиттаи И. Метод отталкивания электронных пар валентной оболочки и строение молекул. М.: Мир, 1992. 296 с.
  • Годовиков А.А. Минералогия. М.: Недра, 1983. 647 с.
  • Григорович В.К. Металлическая связь и структура металлов. М. : Наука, 1988. 296 с.
  • Григорьев Д.П. Основы конституции минералов. М.: Недра, 1966. 74 с.
  • Диков Ю.П., Брытов И.А., Ромашенко Ю.Н., Долин С.П. Особенности электронного строения силикатов. М.: Наука, 1979. 128 с.
  • Доливо-Добровольский В.В. О так называемой структурной рыхлости минералов и связи ее с межатомными расстояниями в кристаллах // ЗВМО, 1973, ч. 102, № 6. С. 730-735.
  • Евзикова Н.З., Ициксон Г.В. Структурная плотность решетки как показатель условий минералообразоваания // ЗВМО, 1969, ч. 98, № 2. 129-149.
  • Евзикова Н.З. О распределении минералов по энергетическим уровням рудосферы // Минералогия - основа использования комплексных руд. Тезисы докладов годичного собрания Минералогического общества при РАН - СПб, 2001. С. 12-15.
  • Земан И. Кристаллохимия. М.: Мир, 1969.155 с.
  • Зуев В.В. Новое кристаллохимическое уравнение твердости минералов // Обогащение руд, 1987. № 5. С. 26-29.
  • Зуев В.В. Об оценке энтальпии сложных минералов с разносортными катионами и анионами // Геохимия, 1988, № 7. С. 961-967.
  • Зуев В.В. Конституция и свойства минералов. Л.: Наука, 1990. 279 с.
  • Зуев В.В. Энергоплотность, свойства минералов и энергетическое строение Земли. СПб. : Наука, 1995. 128 с.
  • Зуев В.В. Возможно ли вещество тверже алмаза? // Обогащение руд, 1997, № 1. С.30-34.
  • Зуев В.В. Закономерная связь физических свойств минералов и других твердых кристаллических тел с их энергией сцепления атомных остовов и связующих электронов // Обогащение руд, 2002. № 5. С. 42-47.
  • Зуев В.В. Развитие геоэнергетической теории Ферсмана в рамках остовно-электронной концепции строения минералов // Обогащение руд, 2005, № 1. С. 27-31.
  • Зуев В.В., Мочалов Н.А., Щербатов А.И. Физические свойства минералов и других твердых тел как функция их энергоплотности // Обогащение руд, 1998, №4. С. 22-28.
  • Зуев В.В., Аксенова Г.Я., Мочалов Н.А., Николайчук В.Ф., Щерабатов А.И. Использование величин удельных энергий кристаллических решеток минералов и неорганических кристаллов для оценки их свойств // Обогащение руд, 1999, № 1-2. С. 48-53.
  • Зуев В.В., Денисов Г.А., Мочалов Н.А. и др. Энергоплотность как критерий оценки свойств минеральных и других кристаллических веществ. М.: Полимедиа, 2000. 352 с.
  • Корнеев В.И., Сизоненко А. П. Медведева И. Н. Новиков Е. П. Особобыстротвердеющее магнезиальное вяжущее. Часть 1// Цемент, 1997. № 2. С. 25-28.
  • Корнеев В.И., Зозуля П.В. Словарь «Что есть что» в сухих строительных смесях. СПб, 2004. с. 140.
  • Коулсон Ч.А. Валентность. М. : Мир, 1965. 426 с.
  • Кузнецов К.Е. К оценке самодиффузии в бинарных соединениях. Физико-химия эндогенных процессов. Изд-во АН СССР, сиб. отд. Институт земной коры. Новосибирск, 1979. С. 129-162.
  • Кузнецова Т.В., Сычев М.М. и др. Специальные цементы. СПб, 1997.
  • Куликов Б.Ф., Зуев В.В., Вайншенкер И.А. Минералогический справочник технолога-обогатителя. Л.: Недра, 1978. 206 с.
  • Лазарев А.Н., Миргородский А.П., Смирнов М.Б. Колебательные спектры и динамика ионно-ковалентных кристаллов. Л.: Наука, 1985. 120 с.
  • Лебедев В.И. Основы энергетического анализа геохимических процессов. Л.: Изд-во ЛГУ, 1957. 342 с.
  • Лебедев В.И. Ионно-атомные радиусы и их значение для геохимии и химии. Л.: Изд-во ЛГУ, 1969. 156 с.
  • Лебедева С.И. Определение микротвердости минералов. М.: Изд-во АН СССР, 1963. 124 с.
  • Макаров Е.С. Новые кристаллохимические аспекты распределения переходных металлов группы железа в сульфидных и окисных минералах // Геохимия, 1981. № 8. С. 1254-1257.
  • Мамыров Э.М. Дифференциация наиболее распространенных веществ литосферы по удельной энергии атомизации. Фрунзе: Илим, 1989. 163 с.
  • Мамыров Э.М. Удельная энергия атомизации и физические свойства минералов и горных пород. Бишкек: Илим, 1991. 236 с.
  • Мартынов А.И., Бацанов С.С. Новый подход к определению электроотрицательности атомов // ЖНХ. Т. 25. № 12, 1980. С. 3171-3175.
  • Марфунин А.С. Введение в физику минералов. М.: Недра, 1974. 324 с.
  • Маткович Б., Рогич В. Дополнительный доклад «Модифицированный магнезиальный цемент». Тр. VI Международного конгресса по химии цемента. М., 1974.
  • Матяш И.В. Структура минералов и эффективный заряд ионов // Минералогический журнал, 1991, т. 13, № 6. С. 23-34.
  • Минералогическая энциклопедия (Под ред. К.Фрея). Л.: Недра, 1985. 512 с.
  • Минералогический справочник технолога-обогатителя / Б.Ф.Куликов, В.В.Зуев, И.А.Вайншенкер, Г.А.Митенков. 2-е изд., перераб. и доп. Л.: Недра. 1985. 264 с.
  • Муханов В.А. Взаимосвязь твердости веществ с их строением и термодинамическими характеристиками // Тр. ВНИИСИМС. Александров, 1998. Т. 15. С. 145-154.
  • Наковник Н.И. Отношение к последовательности минералообразования среднего атомного объема и атомно-ионной упаковки // ЗВМО, 1972, ч. 101, № 6.
  • Некрасов Б.В. Основы общей химии. Т. 2. М.: Химия, 1973. 688 с.
  • Нефедов И.И. Рентгеноэлектронная спектроскопия химических соединений: Справочник. М.: Химия, 1984. 256 с.
  • Ормонт Б.Ф. Введение в физическую химию и кристаллохимию полупроводников. М.: Высшая школа, 1973. 655 с.
  • Пащенко А.А. Вяжущие материалы. Киев, 1986.
  • Петрофизика. Справочник. Кн. 1. Горные породы и полезные ископаемые / Под ред. Н.Б.Дортман. М.: Недра, 1992. 391 с.
  • Поваренных А.С. Твердость минералов. Киев : Изд-во АН УССР, 1963. 304 с.
  • Поваренных А.С. Кристаллохимическая классификация минеральных видов. Киев: Наукова думка, 1966. 547 с.
  • Поверхностные свойства твердых тел. Под ред. М. Грина. М.: Мир, 1972. С. 193-316.
  • Полинг Л. Общая химия. М. : Мир, 1974. 846 с.
  • Приходько Э.В. Система неполяризованных ионных радиусов и ее использование для анализа электронного строения и свойств веществ. Киев: Наукова думка, 1973.
  • Регель А.Р., Глазов В.М. Периодический закон и физические свойства электронных расплавов. М.: Наука, 1978. 309 с.
  • Резницкий Л.А. Кристаллоэнергетика оксидов. М.: Диалог-МГУ, 1998. 146 с.
  • Самсонов Г.В., Виницкий И.М. Тугоплавкие соединения (справочник). 2-е изд. М.: Металлургия, 1976. 560 с..
  • Сауков А.А. Геохимия. М.: Гос. изд. геол. лит-ры, 1950. 347 с.
  • Свойства неорганических соединений. Справочник /Ефимов А.И. и др. Л.: Химия, 1983. 392 с.
  • Свойства, получение и применение тугоплавких соединений. Справочник / Под ред. Т.Я.Косолаповой. М.: Металлургия, 1986. 928 с.
  • Свойства элементов: Справочник. Ч. 1. Физические свойства. 2-е изд. М.: Металлургия , 1976. 600 с.
  • Свойства элементов: Справ. изд. в 2-х кн. Под ред. М.Е.Дрица. М.: Металлургия, 1997.
  • Семенов К.П. Электронно-ионные структуры кристаллов. Тр. V международной конференции «Кристаллы: рост, свойства, реальная структура, применение». Том 1. Александров: ВНИИСИМС, 2001. С. 560-603.
  • Смирнов Б.И., Соловьева Е.С., Сегалова Е.Е. Исследование химического взаимодействия окиси магния с растворами хлористого магния различной концентрации // ЖПХ, 1967. № 3.
  • Смольянинов Н.А. Практическое руководство по минералогии. Изд. 2-е. М.: Госгеолтехиздат, 1955. 432 с.
  • Современная кристаллография (в четырех томах). Том 2. Структура кристаллов. Вайнштейн Б.К., Фридкин В.М., Инденбом Л.М. М.: Наука, 1979. 360 с.
  • Сокольский Ю.М. Ультразвуковые и магнитные поля в химической технологии / ЛенНИИгипрохим. Л. , 1992. 196 с.
  • Справочник физических констант горных пород. Науки о Земле. Т. 21. / Под ред. С.Кларка. М.: Мир, 1969. 543 с.
  • Сюше Ж.П. Физическая химия полупроводников. М.: Металлургия, 1969. 224 с.
  • Теория цемента / Под ред. А.А.Пащенко. Киев: Будивильник, 1991.168 с.
  • Тимесков В.А. Новый метод расчета эффективных зарядов атомов в кристаллах минералов // Физика минералов. Вып 2. Казань: Изд-во Казанск. ун-та, 1969. С. 37-48.
  • Урусов В.С. Энергетическая кристаллохимия. М. : Наука, 1975. 335 с.
  • Урусов В.С. Теоретическая кристаллохимия. М.: Изд-во МГУ, 1987.275 с.
  • Урусов В.С., Оганов А.Р., Еремин Н.Н. Компьютерное моделирование структуры, свойств и устойчивости модификаций Al2SiO5. I. Ионное приближение // Геохимия, 1998, N 5, С. 456-474.
  • Уэллс А. Структурная неорганическая химия (в 3-х томах). М.: Мир, 1987-1988.
  • Фекличев В.Г. Диагностические константы минералов. М. : Недра, 1989. 479 c.
  • Ферсман А.Е. Избранные труды. Т. IV. М.: Изд-во АН СССР, 1958. 588 с.
  • Физико-химические свойства окислов / Г.В.Самсонов, А.Л.Борисова, Т.Г.Жукова и др.: Справочник. М.: Металлургия, 1978. 472 с.
  • Харрисон У. Электронная структура и свойства твердых тел. Т. 2. М.: Мир, 1983. 332 с.
  • Шумилова Т.Г. Минералогия самородного углерода. Екатеринбург: УрО РАН, 2003. 316 с.
  • Эмсли Дж. Элементы. М.: Мир, 1993. 256 с.
  • Юшкин Н.П. Механические свойства минералов. Л.: Наука, 1971. 282 с.
  • Яковлев В.М. Простейшее выражение работы выхода электрона // Поверхность. Физика, химия, механика. 1994, № 12. С. 18-21.
  • Яковлев В.М. Новый метод оценки электроотрицательности атомов // ЖНХ, 2002. № 10. С. 1644-1646.
  • Bent H.A. Localized molecular orbitals and bonding in inorganic compounds // Fortsch. Chem.. Fortsch. 1970. Bd. 14. H. 1. S. 1-48.
  • Blaha P., Redinger J., Schwarz K. Energy bands and electron densities of Li 3N // Z. Phys. B. Condenced Matter, 1984. Vol. 57, N 4, P. 273-279.
  • Bradley D. What¢s harder than diamand? // New scientist, 1993, vol. 137, № 1865. P. 22-23.
  • Chermak J.A., Rimstidt J.D. Estimation of the thermodynamic properties (DGf0 and DHf0) of silicate minerals at 298 K from the sum of polyhedral contributions // Amer. Mineral., 1989. V. 74. № 9/10. Р. 1023-1031.
  • Cohen M.L. The Fermi atomic pseudopotential. // Amer. Journ. Phys., 1984, v. 52, № 8. P. 695-703.
  • Dawson B. The covalent bond in diamond. // Proc. Roy. Soc., 1967, v. A298. P. 264-288.
  • Fuyino K., Sasaki S., Takeuchi Y, Sadanaga R. X-Ray determination of electron distribution in forsterite, fayalite and tephroite // Acta Crystallogr. 1981. vol. B77. P. 513-518.
  • Görlich E. The effective nuclear charges and their relation to the Pauling's electronegativity scale // Z. phys. Chemie. Leipzig, 1989. H. 270. № 2. S. 384-388.
  • Jones R.A., Nesbitt H.W. XPS evidence for Fe and As oxidation states and electronic states in loellingite (FeAs2) // American mineralogist, 2002. V. 87. P. 1692-1698.
  • Julg A. An empirical relation between hardness and bond-ionicity in a crystal // Phys. Chem. Minerals, 1978. Vol. 3. P. 45-53.
  • Kordes E. Berechnung der Wirkungsradien der edelgasähnlichen Ionen vermittels der ultravioletten Spektren der zugehörigen Edelgase // Z. anorg. Allg. Chem., 1964. H. 327. № 3-4. S. 215-223.
  • Li Y.P., Ching W.Y. Band structures of all polycrystalline forms of silicone dioxide // Phys. Rev. B, 1985. V. 31. № 4. Р. 2172-2179.
  • Liu A.Y., Cohen M.L. Prediction of new low compressibility solids // Science, 1989. V. 245. P. 841-842.
  • Marfunin A.S. Advanced mineralogy. Vol. 1. Springer-Verlag, Berlin, 1994.
  • Matsuhata H., Gjonnes J., Tafto J. A study of the structure factors in rutile type SnO2 by high-energy electron diffraction // Acta Cryst. 1994, A 50, P. 115-123.
  • Nover G., Will G. Structure refinements of seven natural olivine crystals and the influence of oxygen partial pressure on the cation distribution // Zeit. Kristallogr., 1981. Vol. 155. P. 27-45.
  • Ohtani E., Kagawa N., Fujino K. Stability of majorite (Mg,Fe)SiO3 at high pressure and 1800ºC // Earth and Planetary Science Lett., 1991. V. 102. P. 158-166.
  • Pauling L. The nature of the chemical bond. 3 edition, Cornell University Press, Ithaca - New York, 1960. 644 p.
  • Pauling L. Cohesive energies of tetrahedrally coordinated crystals // Phys. Rev. Letts, 1969. V. 23. P. 480-482.
  • Phillips J. C. Resonating-bond theory of tetrahedrally coordinated crystals // Phys. Rev. Letts, 1969. V. 23. № 10. P. 482-484.
  • Pillai K.S. Relationship between hardness and ionicity in a crystal // Ind. Journ. Pure Appl. Phys., 1982. vol. 20. P. 46-48.
  • Schobert H., Dorner B. Lattice dynamics of berlinite (AlPO4): a comparative study with quartz (SiO2) // J. Phys.: Codens. Matter, 1994. V. 6. № 28. P. 5351-5372.
  • Shen Guo-Yin, Zhao Min-Guang. Analysis of the spectrum of Fe2+ in Fe-pyrope garnet // Phys. Rev. B, 1984. Vol. 30. № 7. p. 3691-3703.
  • Sherman D.M. Electronic structures of iron oxides and silicates. A.S.Marfunin Advanced mineralogy. Springer-Verlag, 1994. Vol. 1. P. 327-339.
  • Sousa C., Illas F. Can corundum be described as an ionic oxide? // J. Chem. Phys., 1993. Vol. 99. № 9. P.6818-6823.
  • Van der Wal R.J., Vos A. Conflicting results for the deformation properties of forsterite, Mg2SiO4 //Acta Cryst. B 43,1987. P. 132-143.
  • Vieillard Ph. Prediction of enthalpy of formation based on refined crystal structures of multisite compounds: Parts 1 and 2 // Geochim. et Cosmochim. Acta, 1994, vol. 58, № 19. P. 4049-4107.
  • Wolff P.M., Walter-Levy L. The crystal structure of Mg2(OH)3(Cl,Br)∙4H2O // Acta Crystal., 1953. Vol. 6. Part 1. P. 40-44.
  • Yang W.Y., Parr R.G., Uytterhoeven L. New relation between hardness and compressibility of minerals // Phys. Chem. Minerals, 1987. Vol. 15. P. 191-195.
  • Ye Danian, Zhang Jinmin. Haphazard packing of unequal spheres // Chin. Journ. Geochem., 1991. Vol. 10. № 2. P. 180-187.
  • Yourdshahyan Yashar. Alumina (Al2O3) and oxidation of aluminium: a first principle study // Göteborg, 1999. Paper III. P. 13.
  • Zhang Yonghe. Electronegativities of elements in valence states and their application. 1. Electronegativities of elements in valence states // Inorg. Chem., 1982. Vol. 21. N 11. P. 3886 -3889.
  • Zuyev V.V. Effects of cation electronegativity differences in the enthalpies of formation of compound crystals from oxides. // Geochemistry International (Washington), 1987, vol. 24. P. 91-100.