Типы химических связей

Eсвяз
- Условие формирования химической связи

упаковки атомов возможны только в структурах минералов с ненаправленными, т.е.

полностью ионными или металлическими связями.
Для минералов с ковалентными связями – связь формируется за счет обобществления электронов на орбиталях p, d, f (их форма не шаровая, со строго определенной ориентацией в пространстве направлений, по которому могут связаться соседние атомы).
Поэтому в минералах с ковалентной связью устойчивость структуры зависит от двух факторов:
а) соотношения размеров атомов;
б) характера расположения в пространстве валентных орбиталей
p, d, f- электронов (квантовая химия).

Если одновременно существует несколько типов связи - гетеродесмические структуры. Иначе – гомодесмические.

для разъединения кристалла на составляющие его частицы (энергией решетки).

При

повышении температуры энергия решетки уменьшается из-за «разрыхления» под воздействием тепловых колебаний, при этом внутренняя энергия увеличивается.

Энергия решетки определяет основные физические свойства кристаллов: температуру плавления, механическую прочность, твердость и т. д. Чем больше энергия решетки кристалла, тем более он устойчив (выше температура плавления).

Различия в энергиях решетки разных веществ сказываются и на их реакционной способности. Вещества с наименьшей энергией будут, как правило, более реакционно-способными.

в протон.
Пример:
Водородные связи в органических молекулах, в частности, в

ДНК.

Димер
H2F2

между ядрами, сильные связи, прямое перекрытие.
Пи-связь: по обе стороны от

прямой между ядрами, слабые связи.
Дельта: только для d-орбиталей по вертикали.

Цвет – разный заряд (+ или -).
Перекрывания одного знака – связывающие, разного – разрыхляющие связи.

d, f) орбиталей многоатомной молекулы с возникновением орбиталей, эквивалентных по

своим характеристикам.

Два правила теории отталкивания электронных пар Гиллеспи — Найхолма:
1. Электронные пары принимают такое расположение на валентной оболочке атома, при котором они максимально удалены друг от друга (отталкивание).

2. Все электронные пары, входящие в валентную электронную оболочку, считаются расположенными на одинаковом расстоянии от ядра (эквивалентными по энергии).

sp

sp2

sp3

в зависимости от Т и Р

ОЦК: Fe, Cr, V, Mo

ГЦК: Fe, Al, Cu, Ni, Pb
ГПУ: Mg, Zn, Cd, Be, Ti

ГПУ ячейка состоит из отстоя­щих друг от друга на параметр с параллельных центриро­ванных гексагональных оснований. Три иона (атома) нахо­дятся на средней плоскости между основаниями.
Соотношение параметров а с/а > 1 (всегда!)

электронного газа. Электронная концентрация (число валентных электронов на один атом)

в таких соединениях может быть равной:
3/2 - соединение имеет ОЦК-структуру;
21/13 - сложная кубическая структура;
7/4 – ГПУ структура.
Пример: медно-цинковый сплав
Cu(1+) - Zn(2+)  для CuZn e=(1+2)/(1+1)=3/2  ОЦК,
для Cu5Zn8  e=(5⋅1+8⋅2)/(5+8)= 21/13  сложная кубическая структура,
CuZn3  e=(1⋅1+3⋅2)/(1+3) =7/4  ГПУ структура.

Фазы Лавеса (соединения)
Их стабильность имеет геометрическую природу —это плотнейшие упаковки атомов разного размера. Фазы Лавеса образуются при соотношении атомных радиусов компонентов, близком к 1,225, имеют стехиометрию A2B и сложные решётки.
Примеры —Co2Ti, Fe2Mo, MgCu2.

валентностей и (атомных) радиусов частиц.

С увеличением коэффициента упаковки возрастает

плотность вещества.
Пример: при полиморфном переходе углерода от структуры графита (КЧ = 3) к структуре алмаза (КЧ = 4), плотность меняется от 2,2г/см³ до 3,5г/см³

Плотность кристалла связана с его относительной молекулярной массой М (удельный вес), объемом элементарной ячейки V, и числом молекул n в элементарной ячейке:
ρ=nM/NаV

Объем элементарной ячейки V определяется по ПЭЯ (рентгенография).
Реальная плотность кристалла обычно меньше из-за наличия дефектов и может быть чувствительным индикатором степени дефектности структуры. Для ее определения применяют пикнометрию.

куба

гекс. призмы фигуры типа «кирпич»

Для наглядного представления симметрии и анизотропии свойства пользуются указательной поверхностью, радиус-векторы которой характеризуют относительные величины свойства в данном направлении.

Шар и эллипсоид вращения
с круговыми сечениями, Ln

L PC

L L2 PC

элементами симметрии кристалла
(нет С, нет плоскостей и осей, расположенных косо

или перпендикулярно данному направлению).
L1 L2 L3 L4 L6 P L22P L33P L44P L66P

С этими направлениями связаны свойства пироэлектриков – диэлектрики, обладающие спонтанной электрической поляризацией Р.

Пьезоэлектрики - Р под действием давления или деформации;
Сегнетоэлектрики - Р под действием вн. поля Е.
(причем, эффект работает и в обратном направлении!)
Р = Z + E , Z – напряжение, Е – эл. поле.

Полная свободная энергия системы:

F = U + PV – ТS – HM – EР – N

пирамидки 136;
Р – нагрузка (кг)
d – диагональ отпечатка (мм).

HV= 0.5/10

– 300.
Нагрузка/время (с)

Анизотропия твердости

Розетки твердости каменной соли
Слева – грань куба, справа – грань октаэдра

или возможным).

Проходит по наислабейшим связям.

Пример: слюда - -но пинакоиду {001}.

Используя

правило Бравэ и теорию Вульфа по спайности можно сделать вывод о структуре кристалла.

Оценки степени совершенства спайности:
1) Весьма совершенная – без затруднений (минералы со слоистой структурой: слюды, графит и др.);
2) Совершенная – скол на толстые пластинки, бруски с ровными поверхностями (кальцит, галенит, ортоклаз);
3) Средняя - поверхность раскалывания не ровная и не блестящая;
4) Несовершенная - скол неровный (апатит, нефелин, аметист) и обнаруживается с трудом.

Ряд минералов не имеет спайности (например, магнетит).

чего является упругое механическое напряжение.

Деформации разделяют на обратимые (упругие) и

необратимые (пластические, ползучести).

Деформации ползучести — это необратимые деформации, происходящие с течением времени.

Способность веществ пластически деформироваться называется пластичностью. При пластической деформации металла одновременно с изменением формы меняется ряд свойств — в частности, при холодном деформировании повышается прочность.

Способность после деформации возвращаться к исходной форме – упругость.