Оглавление (стр. 2 )

2.10.1. Общее понятие о реальных кристаллах и о типах дефектов. 292

2.10.2. Точечные дефекты, взаимодействие их в кристаллах. 293

2.10.3. Ассоциаты. 294

2.10.4. Возникновение ассоциатов при взаимодействии разнотипных заряженных дефектов с противоположными эффективными зарядами. 295

2.10.5. Возникновение ассоциатов при взаимодействии нейтральных

дефектов. 296

2.10.6. Взаимодействие разнотипных нейтральных дефектов. 298

2.10.7. Образование сверхструктур. 299

2.10.8. Протяженные дефекты. 300

2.10.9. Дислокации. 300

2.10.10. Энергия образования дислокаций. 302

2.10.11. Взаимодействие дислокаций с точечными дефектами. 305

2.10.12. Явление переноса в кристаллах с дефектами. 307

2.10.13. Общая характеристика растворов. 308

2.10.14. Классификация твердых растворов. 309

2.10.15. Твердые растворы замещения. 309

2.10.16. Твердые растворы внедрения. 309

2.10.17. Твердые растворы вычитания. 310

2.10.18. Твердые растворы с ограниченной и неограниченной

растворимостью. 310

2.10.19. Отношения между интерметаллическими соединениями и твердыми растворами (упорядоченные твердые растворы). 310

2.10.20. Образование твердых растворов. 311

2.10.21. Непрерывный ряд твердых растворов без экстремумов. 312

2.10.22. Непрерывный ряд твердых растворов с минимумом растворимости. 312

2.10.23. Непрерывный ряд твердых растворов с максимумом

растворимости. 313

2.10.24. Твердый раствор с разрывом сплошности, причем концентрация одного из компонентов в солевой массе меньше, чем в одном ряду твердых растворов и больше чем в другом. 313

2.10.25. Твердые растворы с разрывом сплошности, причем концентрация одного из компонентов в солевой массе растворов всегда больше, чем в обоих твердых растворах, находящихся в равновесии с ними. 313

2.10.26. Превращения в области твердых растворов. 314

2.10.27. Кристаллизация твердых растворов. 315

2.10.28. Системы с образованием твердых растворов или адсорбцией. 316

2.10.29. Системы металлов, образующих два жидких слоя. 317

2.10.30. Диаграммы состояния простых четверных систем с образованием твердых растворов. 317

Список литературы. 318

Глава 2.11. Поверхность конденсированных фаз. 318

2.11.1. Характер связи у поверхности. 319

2.11.2. Ковалентная связь. 322

2.11.3. Ионная связь. 325

2.11.4. Экспериментальные методы приготовления поверхностей н исследования их атомной структуры. 327

2.11.5. Приготовление поверхностей. 327

2.11.6. Экспериментальные методы определения структуры поверхности. 330

2.11.7. Граница раздела металл—полупроводник. 332

2.11.8. Феноменологические модели. Идеальный барьер Шотки. 332

2.11.9. Эффекты реальной структуры. Роль поверхностных состояний. 334

2.11.10. Микроскопические представления. Единая модель дефекта. Экспериментальные подтверждения стабилизации уровня Ферми. 334

2.11.11. Основные принципы единой модели дефектов. 335

2.11.12. Границы раздела полупроводник — полупроводник. 336

2.11.13. Модель Шокли—Андерсона. Зонная диаграмма и правило электронного сродства. 336

2.11.14. Типы гетеропереходов. 337

2.11.15. Разрывы зон. 338

2.11.16. Оценки в рамках правила электронного сродства. 338

2.11.17. Модель Френели—Крёмера. 339

2.11.18. Модуль Харрисона. 339

2.11.19. Диполи на границе раздела. 339

2.11.20. Границы раздела диэлектрик — полупроводник. Начальные стадии формирования оксидов. 339

2.11.21. Кислород на поверхностях Si (100) и (111). 340

2.11.22. Кислород на поверхности GaAs. 341

Часть 1. Строение молекул.

Глава 1.1. Основы классической теории химического строения.

1.1.1. Основные положения классической теории химического строения

Главные и дополнительные взаимодействия атомов

Как уже указывалось в классической теории, молекула рассматривается как совокупность взаимодействующих эффективных атомов.

В классической теории принимают, что совокупное взаимодействие эффективных атомов в молекуле можно описать как сумму взаимодействий отдельных пар эффективных атомов.

Далее, в классической теории вводятся следующие постулаты.

Среди всех парных взаимодействий между эффективными атомами в частице можно выделить так называемые главные взаимодействия, обеспечивающие существование частицы как единого целого. Главные по парные взаимодействия эффективных атомов называют обычно химическими связями соответствующих пар эффективных атомов.

Другие взаимодействия (кроме главных попарных взаимодействий) эффективных атомов в химических частицах называются дополнительными взаимодействиями или взаимными влияниями непосредственно не связанных атомов. Принимается, что они не играют решающей роли в обеспечении существования частицы как единого целого.

Количественные характеристики (например, энергия) главных и дополнительных взаимодействий определяются только в том отношении, что в любой частице главные взаимодействия более значительны, чем дополнительные. Однако главные взаимодействия, например по энергии, в одной частице могут быть и значительно меньше, чем дополнительные в другой частице.

Единственное взаимодействие пары эффективных атомов в двухатомной молекуле всегда должно рассматриваться как главное, ибо только оно обеспечивает существование двухатомной молекулы как единого целого. В случае многоатомной молекулы вопрос о том, является ли определенное взаимодействие двух эффективных атомов главным («химическая связь») или дополнительным (взаимодействием несвязанных атомов), в классической теории решается на основании многих, вообще говоря, косвенных аргументов.

Не останавливаясь на этом вопросе подробнее, можно иллюстрировать этот вопрос только на одном простейшем примере – молекуле CCl4.

В молекуле CCl4 пять атомов. Общее число попарных взаимодействий равно числу сочетаний из пяти по два, т. е. Из десяти попарных взаимодействий главными считаются четыре взаимодействия, относящихся к четырем парам атомов CCl. Шесть взаимодействий СlCl принимаются дополнительными. Взаимодействия, которые рассматриваются как главные, обозначим прямой двухсторонней жирной стрелкой, а дополнительные – тонкой изогнутой двухсторонней стрелкой. Тогда картина главных и дополнительных взаимодействий в молекуле CCl4 может быть изображена в виде:

Рис.1.1.1. Главные и дополнительные взаимодействия в молекуле CCl4

Необходимое условие существование совокупности атомов как единой химической частицы

Из приведенных выше постулатов следует, что согласно классической теории химического строения, атомы в частице удерживаются за счет главных взаимодействий (химических связей). Совокупность главных взаимодействий называют «цепью химического действия». Очевидно, что некоторая совокупность атомов может представлять собой единую частицу, только если цепь химического действия в этой совокупности является неразорванной. Так, для того чтобы два атома, например А и В образовали единую частицу – молекулу, необходимо, чтобы между ними осуществлялось одно главное взаимодействие (химическая связь), что может быть выражено символом . Трехядерная (трехатомная) система АВС будет единой частицей, если цепь химического действия между атомами А, В и С будет неразорванной. Это осуществляется при следующих возможных порядках распределениях главных взаимодействий:

В С А В

А С, В А, С В, А С

Аналогично и в других случаях. Если установлено, что некоторая совокупность атомов образует единую частицу – молекулу, то распределение главных взаимодействий (химических связей) в этой совокупности обязательно должно быть таким, чтобы цепь химического действия была неразорванной.

Для описания различий и классификации главных взаимодействий (химических связей) в классической теории вводятся ряд дополнительных понятий и постулатов.

1.1.2. Понятие единицы сродства и числа валентности атома в частице

Постулируется, что атом в частице осуществляет главные взаимодействия (химические связи) посредством некоторого числа присущих ему в этой частице «единиц родства», затрачиваемых на образование связи с другими атомами. Физическая сущность понятия «единицы сродства» в классической теории не раскрывается. Общее число единиц сродства, затрачиваемое атомом данной частицы на образование всех его связей с другими называется числом валентности (или краткой валентности) этого атома в рассматриваемой частице. Согласно этому определению, число валентности любого свободного атом (не образующего ни одной химической связи) равно нулю.

Значение числа валентности для данного атома в конкретной частице из каких-либо теоретических соображений классической теории установить невозможно. Число валентности, приписываемое данному атому в определенной частице или определенном ряде частиц, подбирается таким, чтобы оно возможно лучше согласовывалось с формулами ядерного состава, свойствами частицы (или ряда частиц), физическими свойствами и химическим поведением вещества, в состав которого входят изучаемые частицы.

Далее в классической теории вводятся еще два постулата. Каждое главное взаимодействие (химическая связь) осуществляется атомом в любой частице некоторым целым числом единиц сродства.

Каждый из двух атомов, осуществляющих химическую связь в частице, затрачивает на образование этой связи одинаковое целое число единиц сродства.