Физични основи на електроматериалознанието


Категория на документа: Физика



Електроните от най-външния електронен слой (наречени валентни) се характеризират с най-голяма стойност на главното квантово число. Те определят химичните свойства на съответния елемент. Броят им е най-много 8.

2.2. Молекули. Макромолекули

Молекулата е най-малката частица на дадено вещество. Тя се състои от еднакви или различни атоми, обединени в едно цяло посредством химични връзки.

Броят на атомите в молекулата е различен – от 2 до хиляди.

В голямото разнообразие от вещества молекулите могат да запазват или да не запазват своите индивидуални особености. Например газовете при не особено високи температури, много течности, молекулните кристали се състоят от молекули. Напротив, в газовете при достатъчно високи температури, в йонните и в металните кристали, както и в техни стопилки, няма обособени молекули.

Всяка молекула съдържа определен брой ядра с общ заряд + Q и електрони, разпределени и движещи се по сложен начин, с общ заряд - Q. Молекула, в която центровете на положителния и отрицателния заряд съвпадат, се нарича неполярна. Молекула, в която центровете на положителния и отрицателния заряд са разделени, се нарича полярна или дипол. (Понятието “дипол” е по-общо – диполът е система от 2 еднакви по големина и противоположни по знак заряда, намиращи се на малко разстояние един от друг.). Вещества с неполярни молекули се наричат неполярни, а вещества с полярни молекули – полярни.

Полярността на молекулите (диполите) се характеризира с векторната величина електричен диполен момент , равен на произведението от големината на единия от зарядите Q и разстоянието между тях (фиг. 2.3); насочен е от отрицателния към положителния заряд.

Макромолекула означава голяма молекула. Такива са молекулите на високомолекулните органични съединения (полимерите). Прието е макромолекули да се наричат молекулите, съдържащи повече от 1000 атома.
Макромолекулите са линейни (фиг. 2.4.а) и пространствени (съдържащи разклонения и напречни връзки между отделните клонове) (фиг. 2.4.б).

а) б)
фиг. 2.4

Както атомите, възможно е и молекулите да са с излишък или недостиг на електрони; в първия случай те са отрицателни йони, а във втория – положителни йони.

2.3. Кристални и аморфни тела

Кристалите са твърди тела, в които частиците (атоми, йони или молекули) са подредени строго периодично в 3 направления – съществува далечен порядък

Единични кристали, чиито частици са разположени по един и същ начин в целия обем, се наричат монокристали.

Кристалът може да се представи чрез съвкупност от точки, в които са разположени изграждащите го частици. Тези точки образуват така наречената кристална решетка и се наричат нейни възли.

Монокристалите са анизотропни, т.е. физичните им свойства (механични, електрични, магнитни, оптични и др.) в различни направления не са еднакви.

По-голяма част от кристалните материали са изградени от голям брой кристални зърна, ориентирани произволно едно спрямо друго. Такива тела се наричат поликристали. Те обикновено са изотропни, т.е. имат еднакви физични свойства в различни направления. Ако обаче чрез подходяща обработка (механична, електрична, магнитна) зърната се ориентират преимуществено в едно направление, материалът става анизотропен. Тела с изкуствено създадена по този начин анизотропия се наричат текстуровани, а наличието на ориентация – тестура.

Всяка кристална решетка се характеризира с плътност на опаковката на изграждащите я частици. Количествена оценка на плътността на опаковката е координационното число К – брой на частиците, намиращи се в непосредствена близост до дадена частица. Нарастването на координационното число съответства на увеличаване на плътността на опаковката. К има стойности между 4 и 12.

Друга величина, характеризираща плътността на опаковката, е коефициентът на запълване кр, равен на отношението между общия обем на частиците в кристала Vр и целия обем на кристала V:

.

Очевидно в кристалите с по-малка плътност на опаковката обемът на пространствата между частиците е по-голям, отколкото в кристалите с плътна опаковка.

Частиците в кристалната решетка не са неподвижни, а третият около равновесни положения. При това движението на всяка частица се предава и на останалите. Затова по-точно е да се говори за трептения на кристалната решетка.

В аморфните тела липсва далечен порядък на частиците – те са подредени закономерно само в микрообеми с размери, равни на 2-3 междумолекулни (междуатомни или междуйонни) разстояния.

2.4. Особености на газообразното и течно състояние на веществата

Газът е вещество в агрегатно състояние, при което отделните частици (молекули, атоми) са слабо взаимосвързани. Разстоянията между тях са много по-големи от размерите им. Затова газообразното състояние се характеризира със значително по-малка плътност от твърдите тела и течностите.




Сподели линка с приятел:





Яндекс.Метрика
Физични основи на електроматериалознанието 9 out of 10 based on 2 ratings. 2 user reviews.