ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Нелокализоаанные связи. Электрическая проводимость из "Неорганическая химия" Химическая связь считается локализованной (ограниченной определенным местом), если осуществляющие ее электроны принадлежат только двум связываемым атомам. [c.72] Связь является нелокализованной, если электрон или электроны осуществляют связь более чем между двумя атомами. Такая делокализация связи была показана на примере молекулы азотной кислоты (см. гл. III, 2). [c.72] Сопряжение связей заключается в усилении простых (ординарных) связей, расположенных между двойными или тройными связями за счет частичного перекрывания р-орбиталей всех атомов углерода. В результате ординарные связи по своему характеру становятся похожими на двойные. На рис. 25 показано сопряжение двойных связей в молекулах бутадиена (а и б) и бензола (в). В результате перекрывания р-орбиталей второго и третьего атомов углерода в молекуле бутадиена (а для бензола, кроме того, четвертого и пятого, шестого и первого) образуются по две связываюш,ие и разрыхляющие л-орбитали (в молекуле бензола — по три). Связывающие орбитали состоят из двух областей, вытянутых по обе стороны углеродной цепи вдоль всей молекулы. Поэтому пребывание четырех (для бутадиена) и шести (для бензола) р-электронов равновероятно в любой точке пространства, ограниченного этими орбиталями. [c.73] При попадании линейной молекулы, содержащей сопряженные связи, в электрическое поле р-электроны смещаются по коридору связывающей орбитали вдоль молекулы в сторону положительного полюса. Происходит поляризация молекулы. [c.73] Нелокализованные л-срязи имеются и в неорганических веществах с сопряженными связями. Обычно это кислород-, азот- и серосодержащие вещества, так как атомы О, Ы, 8 и некоторые другие способны к образованию кратных связей. [c.73] Нелокализованные связи особенно характерны для металлических кристаллов. [c.74] Атомы металлов содержат ла вцешних уровнях мало электронов и, следовательно, имеют много вакантных атомных орбиталей. Протекание процессов в сторону понижения внутренней энергии системы способствует обоазованию атомом возможного числа химических связей — его химическому насыщению. Атомы металлов могут достичь этого лишь при их тесной взаимной упаковке в кристаллические структуры, в которых немногочисленные валентные электроны каждого атома смогут принадлежать одновременно нескольким атомам, образовывая между ними нелокализованные связи. [c.74] В кристалле, как в многоатомной частице, число молекулярных орбиталей равно сумме орбиталей отдельных атомов. Даже если учитывать только внешние и, р-орбитали, то при содержании в кристалле огромного числа N атомов (для 1 см порядка 10 — 10 ) в нем имеется 4М молекулярных орбиталей (рис. 27). [c.74] Кристаллы кремния имеют структуру алмаза, но атомы 5г обладают З -орбиталями, энергетически близкими к Зр-орбиталям. Поэтому зона проводимости у кремния располагается ближе к валентной зоне (рис. 28, б), полностью укомплектованной электронами, как и у алмаза. При этом Л составляет только 1,12 эВ, и валентные электроны при небольшом возбуждении могут переходить в зону проводимости. В результате кристалл кремния способен проводить электрический ток. [c.75] Подобные материалы, которые в нормальном состоянии являются диэлектриками, а в возбужденном (под действием теплоты или света) —-проводниками электричества, называют полупроводниками. У полупроводников ширина запрещенной зоны А составляет от 0,1 до 3 эВ. [c.75] В металлических кристаллах запрещенная зона отсутствует из-за перекрывания валентной зоны и зоны проводимости (рис. 28, в), так как металлические кристаллы образованы элементами, у которых число валентных электронов мало по сравнению с числом вакантных орбиталей. Вследствие этого в кристаллической решетке металла осуществляются нелокализованные химические связи. Благодаря свободному перемещению электронов по всему объему кристалла металлы имеют высокую электрическую проводимость. В отличие от полупроводников электрическая проводимость металлов понижается с повышением температуры. Однако и в жидком (расплавленном) состоянии металлы проводят электрический ток. [c.75] Вернуться к основной статье