Строение и свойства вещества Строение и свойства веществаСтраница 2
1.2. Кристаллические проводники, полупроводники, изоляторы. Зонная теория кристаллов.
Все известные кристаллические вещества по величине электропроводимости подразделяются на три класса: проводники, диэлектрики (изоляторы), полупроводники (таблица 1.4).
Таблица 1.4.
Деление кристаллических веществ по величине электропроводимости
|
Электропроводность |
Общая характеристика |
Примеры |
Диэлектрики Полупроводники |
Вещества с металлической кристаллической решёткой, характеризующейся наличием “переносчиков тока” – свободно-перемещающихся электронов Вещества с атомной, молекулярной и реже ионной решёткой, обладающие большой энергией связи между частицами Вещества с атомной или реже ионной решёткой, обладающие более слабой энергией связи между частицами, чем изоляторы; с ростом температуры электропроводимость растет |
Fe, Al, Ag, Cu и др. Салмаз, слюда, органич. Полимеры, оксиды и др. Si, Ge, B, серое олово и др. |
Различие в величине электропроводимости металлов, полупроводников и диэлектриков объясняет зонная теория строения твёрдого тела, основные положения которой сводятся к следующему. При образовании кристалла из одиночных атомов происходит перекрытие атомных орбиталей (АО) близких энергий и образование молекулярных орбиталей (МО), число которых равно общему числу перекрывающихся АО.
С ростом числа взаимодействующих атомов в кристалле растет число разрешённых молекулярных энергетических уровней, а энергетический порог между ними уменьшается. Образуется непрерывная энергетическая зона, в которой переход электронов с более низкого энергетического уровня на более высокий не требует больших затрат энергии.
Заполнение электронами МО, составляющих непрерывную энергетическую зону, происходит в порядке возрастания энергии, согласно принципу Паули. В кристалле натрия при образовании N MO, только N/2 MO будут заняты электронами, т.к. у атома Na на каждой валентной 3S АО находится по 1 электрону, а на каждой МО будет располагаться по 2е с противоположными спинами.
Совокупность энергетических уровней, занятых валентными электронами, составляет валентную зону.
Энергетические уровни, незаполненные электронами, составляют зону проводимости.
В кристаллах проводников валентная зона находится в непосредственной близости от зоны проводимости и иногда перекрывается с ней. Е – энергетический барьер близок к нулю. (см. рис.1)
Рис1. Расположение энергетических зон в кристаллах:
- зона проводимости; - валентная зона; ¯DЕ=запрещенная зона
Электроны валентной зоны при их незначительном возбуждении могут легко перейти на свободные энергетические уровни зоны проводимости, что обеспечивает высокую проводимость металлов.
КАРТОФЕЛЬ , многолетние клубненосные виды (ок. 150) рода паслен семейства пасленовых. Выращивают для пищевых, кормовых и технических целей картофель андийский (в Юж. Америке) и картофель европейский, или чилийский, или клубненосный (как однолетнее растение в странах с умеренным климатом). Родина - Юж. Америка. В Европу завезен в сер. 16 в.; в полевой культуре (в т. ч. в России) с 18 в. Средняя урожайность 200-400 ц с 1 га.
ИНОСТРАННЫЕ ВОЕННЫЕ ФОРМИРОВАНИЯ в СССР , чехословацкие, польские, румынские, югославские, французские части, соединения и объединения, сформированные на территории и с помощью СССР в годы Великой Отечественной войны и участвовавшие в вооруженной борьбе на советско-германском фронте. Всего было сформировано 2 армии, 3 армейских, танковый и авиционный корпуса, 30 различных дивизий, 31 бригада, 182 полка и др. (общей численностью св. 550 тыс. человек).
ГИБСОНА ПУСТЫНЯ (Gibson Desert) , на западе Австралии. Преобладают щебнистые плато высотой 300-500 м (отдельные кряжи до 762 м), покрытые кустарниковой акацией (мульга) и злаком спинифекс. Осадков до 250 мм в год. Скотоводство.