Ионы в Кристаллических решётках металлов

[dmr]

Может быть вопрос покажется странным но, 

Во-первых С каким зарядом находится в кристаллических решётках металлов ну то есть сколько свободных электронов они обобществляют. И одинаковые ли это количество электронов для каждого из атомов металла.

Я почему спрашиваю потому что если взглянуть на кристаллическую решётку ну например кубическую гранецентрированную, не все узлы этой решётки одинаковые по своему положению(вершины куба и центры граней), по количеству ближайших узлов решётки то есть в принципе не возникает ли из-за этого разницы, в том сколько электронов они отдают на общак

И вообще, Это разница в положениях как-то сказывается или нет?

 

И собственно второй вопрос почему я создал эту тему.

Если заменить ионы одного металла ионами других металлов , в разных положениях узлов кристаллической решётки то по моему разумению можно получить разные свойства "сплава"

Если заменить например в центрах граней то получится один сплав А если заменить в вершинах куба то получится другой сплав. Ну или мне так может быть кажется на бытовом уровне

 

Конечно сделать такую моно атомную замену не слишком тривиальное занятие но в целом интересно порассуждать в этом направлении

[Вадим Вергун]

В 01.04.2024 в 11:45, dmr сказал:

Может быть вопрос покажется странным но, 

Во-первых С каким зарядом находится в кристаллических решётках металлов ну то есть сколько свободных электронов они обобществляют. И одинаковые ли это количество электронов для каждого из атомов металла.

Я почему спрашиваю потому что если взглянуть на кристаллическую решётку ну например кубическую гранецентрированную, не все узлы этой решётки одинаковые по своему положению(вершины куба и центры граней), по количеству ближайших узлов решётки то есть в принципе не возникает ли из-за этого разницы, в том сколько электронов они отдают на общак

И вообще, Это разница в положениях как-то сказывается или нет?

 

И собственно второй вопрос почему я создал эту тему.

Если заменить ионы одного металла ионами других металлов , в разных положениях узлов кристаллической решётки то по моему разумению можно получить разные свойства "сплава"

Если заменить например в центрах граней то получится один сплав А если заменить в вершинах куба то получится другой сплав. Ну или мне так может быть кажется на бытовом уровне

 

Конечно сделать такую моно атомную замену не слишком тривиальное занятие но в целом интересно порассуждать в этом направлении

Этот заряд, он вероятностный. Электроны в зоне проводимости в каждый момент времени находятся вблизи атомных орбиталей ионов и влияют на них. 

Да, для атомов в разных положениях должна быть разница, так и есть для интерметаллидов. За счет такого перераспределения зарядов и наблюдается высокая теплота образования некоторых интерметаллидов, например литий-висмут или цинк-церий, сплавление этих металлов, даже в малых количествах, происходит со взрывом, хотя связь в итоговом соединении металлическая.

[dmr]

В 01.04.2024 в 15:10, Вадим Вергун сказал:

заряд, он вероятностный

То есть для железа , например, он может быть и плюс два плюс три и плюс хер его знает сколько?

Или если какой-то диапазон какие значения заряд может принимать наиболее вероятным образом

Есть ли разница этого диапазона для разных положений ионов кристаллической решётки

Как мне кажется какая-то разница должна быть между этими разными узлами

В 01.04.2024 в 15:10, Вадим Вергун сказал:

так и есть для интерметаллидов

За интерметаллидов понятно

А вот когда все атомы именно одного металла есть ли разница?

 

Вот смотрите возьмём кубическую кристаллическую решётку

Центрами в центре куба

Если в центре куба поместить другой ион большего размера и большего заряда, то это очень сильно будет сжимать кристаллическую решётку И возникнут внутреннее напряжение соответственно это будет упрочнять металл

Если же в центре клуба поместить ионы меньшего размера и меньшего заряда, то это наоборот будет разрыхлять кристаллическую решётку И металл получится более пластичным и упругим

Тоже самое если ионы одинаковые Но если у них разные заряды

[Jeffry]

В 01.04.2024 в 13:14, dmr сказал:

для железа , например, он может быть и плюс два плюс три и плюс хер его знает сколько?

Так оно и есть.   Но есть нюансы. 

1. Запрещенной зоны нет в металле, но валентную зону и зону проводимости никто не отменял.    Похоже на полупроводник без запрещенной зоны.

2. В зоне проводимости состояния делокализованы по всему куску металла.   Валентная зона формирует псевдопотенциал, на котором рассеиваются электроны проводимости.

3. Сами атомы и ионы металла в одном и том же куске имеют разные размеры.   Это влияет на свойства металла.    Изменение коэффициента расширения напрямую завязано на это.

4. Ионы мигрируют по куску, превращаясь в атом захватом электрона, и обратно.   Те же дырки, по сути.

5. Решетка приводит к отсутствию в металле электронов с определенным значением импульса - эффект Йоффе-Регеля.

И т.д. и т.п.

Изменено 1 Апреля, 2024 в 12:54 пользователем Jeffry

[Arkadiy]

В 01.04.2024 в 11:45, dmr сказал:

Может быть вопрос покажется странным но, 

Во-первых С каким зарядом находится в кристаллических решётках металлов ну то есть сколько свободных электронов они обобществляют. И одинаковые ли это количество электронов для каждого из атомов металла.

Я почему спрашиваю потому что если взглянуть на кристаллическую решётку ну например кубическую гранецентрированную, не все узлы этой решётки одинаковые по своему положению(вершины куба и центры граней), по количеству ближайших узлов решётки то есть в принципе не возникает ли из-за этого разницы, в том сколько электронов они отдают на общак

И вообще, Это разница в положениях как-то сказывается или нет?

 

И собственно второй вопрос почему я создал эту тему.

Если заменить ионы одного металла ионами других металлов , в разных положениях узлов кристаллической решётки то по моему разумению можно получить разные свойства "сплава"

Если заменить например в центрах граней то получится один сплав А если заменить в вершинах куба то получится другой сплав. Ну или мне так может быть кажется на бытовом уровне

 

Конечно сделать такую моно атомную замену не слишком тривиальное занятие но в целом интересно порассуждать в этом направлении

В кристаллических решетках металлов вообще нет ионов

[dmr]

В 01.04.2024 в 23:56, Arkadiy сказал:

В кристаллических решетках металлов вообще нет ионов

А кто там есть тогда, и откуда берутся электроны свободные 

[Jeffry]

Свободных электронов мало.   Ровно столько же свободных ионов.    Для любого металла есть работа выхода для электронов.

Даже свободные взаимодействуют с фононами (силы притяжения), и те действуют как гири на ногах.

Для металлов есть несколько "картин мира" - способов описания.   Например, в модели Друде свободные электроны поле ускоряются, сталкиваются с центрами рассеяния и забывают, куда шли.    На этой потере информации о направлении движения (по аналогии с энтропией) возможно применение теоремы Ландауэра (не путать с Ландау, Ландауэр - австриец) для описания электропроводности металлов.   Где-то в сети есть такая статья, где теоретически предсказывается электропроводность меди.