Реферати українською » Физика » Розсіювання електронної щільності в металах і іонних кристалах по рентгенографическим даними


Реферат Розсіювання електронної щільності в металах і іонних кристалах по рентгенографическим даними

Страница 1 из 5 | Следующая страница

>РАССЕЯНИЕ ЕЛЕКТРОННОЇПЛОТНОСТИ

УМЕТАЛЛАХ ІИОННЫХКРИСТАЛЛАХ

ПОРЕНТГЕНОГРАФИЧЕСКИМ

>ДАННЫМ


Зміст

Запровадження

Глава 1. Властивості досліджуваних об'єктів й фізичні методи виміру електронної щільності по пружному розсіюванню

1.1 Властивості досліджуваних об'єктів

1.2 Методи виміру електронної щільності по пружному розсіюванню

Глава 2. >Неупругое розсіювання рентгенівських променів речовиною

2.1Импульсная апроксимація

2.2 Експериментальні методи дослідженнякомптоновского розсіювання

2.3Атомно -рассеивающий чинник", і розподіл радіальної електронної щільності в літії покомптоновским профілів

Глава 3. Методика вимірів і методи обробки результатів

3.1. Підготовка зразків й методику вимірів

3.2 Методика обробки дифракційних максимумів

3.3 Аналіз результатів експерименту

Укладання

Список використовуваної літератури


Запровадження

Експериментальні дослідження розподілу електроннихплотностей в кристалах за данимирентгено - інейтронографических до останні роки значним чином розширилися. Цьому сприяє, по-перше, та обставина, що одержувані карти розподілу електроннихплотностей в кристалах дають можливість як якісно будувати висновки про характері зв'язку, а й кількісно визначати ряд фізичних властивостей кристалів. Метод визначення фізичних властивостей кристалів порентгенографическим даним розподілу електроннихплотностей в кристалах,предположенний і найрозвиненіший інститутом фізики твердого тіла, і напівпровідників Академії наук Білорусі, знаходить широке визнання і використовується у багатьох дослідницьких центрах. По-друге, успішного розвитку досліджень природи хімічного зв'язкурентгено - інейронографическими методами останнім часом сприяє значне підвищення точності абсолютних вимірів інтенсивності дифракційних рефлексів й визначення кривихатомнорассеивающих чинників.

Вочевидь, що функція розподілу електронної щільності в кристалі – як найважливіша характеристика особливості хімічного зв'язку, а й безпосередньо кількісно пов'язані з хвильової функцією, будучи квадратом її модуля. Тому визначення розподілу електронної щільності у різний спосіб – за даними розсіювання рентгенівських променів і електронів, методами ядерногогамма-резонанса, покомптоновским профілів та інші методами – найважливіше завдання експериментального дослідження хімічного зв'язку і становить експериментальну основу квантової хімії.

Проблема відновлення хвильової функції, досить точно яка описує дійсне розподіл електронів в кристалі і, отже, особливостімежатомной хімічного зв'язку, досі неспроможна вважатися повністю розв'язаною. Найпряміші методи перебування функції розподілу електронної щільності в кристалах по розсіюванню рентгенівських променів, електронів і нейронів призводять до досить надійним результатам тільки до кристалів, котрим першібреговские рефлекси лежать при порівняно малих значеннях вектора зворотної грати. Для кристалів цього інтенсивності перших рефлексів значною мірою визначаються самої зовнішньої частиною електроннихорбиталей. Однак до даному типу належить скоріш меншість, ніж абсолютна більшість кристалів.

Для поновлення і уточнення хвильових функцій, характеризуючих справжнє розподіл зовнішньої частини електронів, часом дуже зручне і доцільно використання непрямих методів, безпосередньо характеризуючих не функції розподілу зовнішніх електронів, а функції розподілу моменту кількості руху, енергії іонізації, щільності стану по енергій.

Передусім до подібних методів слід віднести вивченнякомптоновских профілів. ВідкритийКомптоном ефект, як засвідчило ряд досліджень, особливо роботи Вейсса та його колег, - дуже зручний й потужне метод вивчення проблем хімічного зв'язку. Суттєвими чинниками, обмежують можливості дослідженнякомптоновских профілів вивчення особливостеймежатомной хімічного зв'язку, є надзвичайно мала їх інтенсивність, складність дослідження елементів з великим порядковим номером, велика поглинаюча спроможність населення і ін.

Використання даних вимірівкомптоновских профілів дозволяє знайти функцію розподілу щільності моментів та електронної щільності кристалів в зовнішніх частинахорбиталей атомів. Вимірювання розсіювання рентгенівських променів, електронів і нейронів дають можливість визначати розподіл електронної щільності в зовнішніх і особливо у частинах електронних оболонок.

Об'єктами дослідження, у справжньої роботи були літій зОЦК і

алюміній зГЦК кубічними гратами, і навіть бінарну з'єднанняфторид літію зі структурою хлориду натрію, предметом – інтегральна інтенсивністьбрегговских рефлексів, структурний множник, функція атомного розсіювання, карти розподілу електронної щільності кожному за об'єкта дослідження при кімнатної температурі.

Мета дослідження – з'ясувати характер розподілу електронної щільності в металевих і іонних кристалах. Визначити залежність розподілу електронної щільності від типу кристалічною грати з металевою зв'язком.

Відповідно до наміченої метою було поставлено такі завдання дослідження:

1. Систематизувати досвід досліджень розподілу електронної щільності і потенціалу.

2. Розглянути методику визначення інтегральної інтенсивності рефлексу досліджуваних зразків.

3. Обчислити значення структурного іатомно-рассеивающего чинників літію, алюмінію іфторида літію.

4. За підсумками експериментальних даних побудувати карти розподілу електроннихплотностей літію, алюмінію іфторида літію.

Новизна дослідження:

Існуюча модель металу, де іони занурені в електронну «рідина», не відбиває хімічну зв'язок атомів друг з одним. У моделі іонних кристалів ледь розподіл електронної щільності між іонами.

У зв'язку з цим дослідження розподілу електронної щільностірентгенографическим методом є актуальною проблемою, що вимагає її вирішення.

Обсяг і структура дисертації:

Робота складається з запровадження, літературного огляду, експериментальної частини, укладання, списку літератури та докладання. Робота викладено на 61 сторінці, включає у собі 32 малюнка, 8 таблиць, список літератури містить 37 джерел.

Положення, винесені право на захист :

> Методика і вивести результати розрахунку електронної щільності в металах з різними типами грати.

> Методика й одержують результати поділуатомно –рассеивающих чинників різних сортів атомів в бінарному поєднанні.

> Побудова карт електронної щільності та його аналіз.


Глава 1. Властивості досліджуваних об'єктів і силові методи виміру електронної щільності по пружному розсіюванню

1.1  Властивості досліджуваних об'єктів

 

Літій. При звичайній температурі літій кристалізується в кубічноїобъемно-центрированной решітці, а = 3,5098, в елементарної осередку якої 2 атома з координатами (0,0,0) і (1/2,1/2,1/2). Літій - найлегший метал; щільність 0,534г/см3 (20° С);tпл180,5°С,tстосів.1317°С.Удельная теплоємність (при0-100°С) 3,31·103Дж/(кг·К), термічний коефіцієнт лінійного розширення 5,6·10-5. Питома електричне опір (20° С) 9,29·10-4Ом·м (9,29мкОм·см); температурний коефіцієнт електричного опору (>0-100°С) 4,50·10-3. Метал дуже пластичний і в'язань, добре обробляється пресуванням і прокаткою, легко протягається в дріт.Твердость поМоосу 0,6 (твердіше, ніжNa і Ко), легко ріжеться ножем. Модуль пружності 5Гн/м2 (500кгс/мм2), межа міцності при розтягненні 116Мн/м2 (11,8кгс/мм2), відносне подовження 50-70% . Пари літію забарвлюють полум'я в карміново-червоний колір. [1]

Літій є модельним зразком, бо має лише 3 електрона з електронною конфігурацією 1>s22>s1. Ця обставина дозволяє не так важко знайти хвилясту функцію, описує стан атома.

Літій (>Li) - лужної метал. У компактному стані сріблисто-білого кольору. Отримав назва від грецькогоlithos (камінь). Відкритий шведським хіміком А.Арфведсоном в 1817 р. в мінераліпеталите (>алюмосиликата літію). Металевий літій вперше виділено англійським ученим Деві в 1818 р. електроліз оксиду літію. У 1885 р. в значних кількостях металевий літій отримано незалежно друг від другаБунзеном (Німеччина) іМатиссеном (Англія) шляхом електролізу (електролітом служив хлорид літію). Зміст літію в земної корі 0,0065 % (щодо маси). У вільному стані літій не зустрічається через велике хімічної активності.

У промисловості металевий літій отримують шляхом електролізу розплавленого хлориду літію чи суміші розплавлених хлориду літію і хлориду калію із застосуваннямграфитированного анода і сталевого катода. Літій високої чистоти (99,95%), майже вільний від домішок лужних іщелочноземельних металів, отримують електроліз насиченого розчинуLiCl впиридине, розкладанням сполукиNH3>Li в вакуумі при 50-60 °З повагою та відновленням окису літію алюмінієм в вакуумі (приблизно 10-1Па) при950-1000°С.

Фізичні властивості

Атомний номер 3, атомна маса 6,941 а. е. м., атомний обсяг м3/міль.Потенциали іонізації атомів (>еВ): 5,39; 75,61; 122,42. З лужних металівLi має найменшим атомним радіусом - 0,157 нм, отже, найбільшимионизационним потенціалом = 5,39еВ, тому літій хімічно менш активний проти іншими лужними металами.Ионний радіусLi+ дорівнює 0,068 нм. Завдяки малому атомному радіусу літій має найбільш міцної кристалічною гратами проти іншими лужними металами. Це обумовлює найвищі температури плавлення і кипіння літію проти його аналогами. При нормальної температурі літій маєОЦК грати, період грати 0,35023 нм, координаційне число 8,межатомное відстань 0,30331 нм. Нижче - 195 °З літій кристалізується м. п. у. грати з а = 0,3111 їм і з = 0,5093 нм. Енергія кристалічною грати 155,2мкДж/кмоль. [2]

Технологічні властивості

Літій має дуже високою пластичністю і може легко деформуватися при кімнатної температурі пресуванням, прокаткою і волочінням. У цьому немає зміцнення, оскільки температура рекристалізації літію лежить нижче 20 0З. У холодній стані літій легко ріжеться ножем.

Області застосування

Найважливішою областю застосування літію та її сполук є ядерна енергетика.Дейтерид літію використовують у ролі твердого пального на водневих бомбах, рідкий 7>Li - як теплоносія в ядерні реактори. Ряд сполук літію застосовують у військової техніки, і навіть як паливо для ракет космічних кораблів, керованих снарядів підводних човнів, надшвидкісної авіації тощо. буд. Широко застосовуються сполуки літію і при отриманні кераміки, емалі, спеціальних шибок, під час зварювання алюмінієвих і магнієвих сплавів, у хімічній промисловості, в холодильної техніці, в радіоелектроніки тощо. буд. У металургії літій, його з'єднання заліза і літій містять сплави використовують із розкиснення, дегазації ідесульфурации розплавів різних металів і сплавів. Літій використовують із підвищення міці й пластичності сплавів, зниження їх щільності, підвищеннякоррозионной стійкості.Добавки літію до магнію дають змогу одержувати надлегкі сплави, щільність яких 15-25 % нижче щільності стандартних магнієвих сплавів.Легирование алюмінію літієм знижує щільність алюмінієвих сплавів на 10-12 %. Літій покращуєантифрикционние і механічні властивості підшипникових сплавів, зокрема усвинцовокальциевиебаббити вводять цієї мети 0,04 %Li. Літій покращує ливарні властивості чавуну. Деякі сполуки літію останніми роками знаходять використання у медицині.

Алюміній. (латів.Aluminium),Al, хімічний елемент III групи періодичної системи Менделєєва; атомний номер 13, атомна маса 26,9815, сріблясто - білий легкий метал. Вона складається з одного стабільного ізотопу 27>Al.

Найбільш характерними фізичними властивостями алюмінію є його мала відносна щільність, рівна 2700кг/м3 і навіть порівняно високі тепло- і електропровідність. При0°C питома електропровідність алюмінію, тобто. електропровідність алюмінієвої дроту перерізом 1 мм довжиною 1 м дорівнює 37,1Ом.

Температура плавлення алюмінію невисока, вона дорівнює приблизно 660>oЗ. Проте прихована теплота плавлення її дуже велика – близько 100 кал/ р.

>Кристаллическая решітка алюмінію єгранецентрированний куб, має при20C параметр грати4,04. Елементарна осередок містить у собі 4 атома з координатами (0,0,0); (1/2,1/2,0); (1/2,0,1/2) і (0,1/2,1/2). [3]

Історична довідка

Назва алюміній походить від латів.alumen - та ще й за 500 років до зв. е. називалися алюмінієві галун, що застосовувалися як протруювач при фарбуванні тканин та длядубления шкіри. Датський учений X. До.Эрстед в 1825, діючи амальгамою калію на безводнийАlСl3 і далі, відганяючи ртуть, отримав щодо чистий алюміній. Перший промислового спосіб виробництва алюмінію запропонував в 1854 французький хімік А. Еге.Сент-КлерДевиль: спосіб був у відновленні подвійного хлориду алюмінію і натріюNa3>AlCl6 металевим натрієм.

Фізичні властивості алюмінію

Алюміній поєднує дуже цінна комплекс властивостей: малу щільність, високу теплопровідність і електричну провідність, високу пластичність й хорошийкоррозионную стійкість. Він легко піддається куванню, штампування, прокатці,волочению. Алюміній добре зварюється газової, контактною та інших видами зварювання. Властивості алюміній, як й коштовності всіх металів, в отже, ступеня залежить від його чистоти. Алюміній має невисокою міцністю (межа міцності 50-60Мн/м2), твердістю (170Мн/м2 поБринеллю) і високої пластичністю (до 50%). Маючи великим спорідненістю до кисню, алюміній надворі покривається тонкої, проте не вельми міцної плівкою оксидуAl2Про3, захищає метал від подальшого окислення і зумовлюючої його високіантикоррозионние властивості.

Застосування алюмінію

Поєднання фізичних, механічних і хімічних властивостей алюмінію визначає її широке застосування практично у всіх галузях техніки, особливо у вигляді його сплавів з інших металами. У електротехніці алюміній успішно заміняє мідь, особливо у виробництві масивних провідників, наприклад, в повітряних лініях, високовольтних кабелях, шинах розподільних пристроїв, трансформаторах (електрична провідність алюмінію сягає 65,5% електричної провідності міді, і він більше ніж у тричі легше міді; при поперечномусечении, що забезпечує те ж провідність, маса дротів з алюмінію вдвічі нижча мідних).Сверхчистий алюміній вживають у виробництві електричних конденсаторів івипрямителей, які грунтується на здібностіоксидной плівки алюмінію пропускати електричний струм тільки одного напрямі. Маючи щодо низьким перерізом поглинання нейтронів, алюміній застосовується якконструкционний матеріал в ядерні реактори.

У алюмінієвих резервуарах великий ємності бережуть та транспортують рідкі гази (метан, кисень, водень тощо. буд.), азотну і оцтову кислоти, чисту воду, перекис водню і харчові олії. Алюміній широко застосовують у обладнанні й апаратах харчової промисловості, для упаковки продуктів харчування (як фольги), для різноманітних побутових виробів. Різко зросла споживання алюміній для обробки будинків, архітектурних, транспортних і спортивних споруд.

>Фторид літію - хімічну сполуку літію і фтору з формулоюLiF. При нормальних умов - білий порошок чи прозорий безбарвний кристал,негигроскопичний, майже розчинний у питній воді.Растворяется в азотної і плавикової кислоті.Образует іонний кристал з кубічної гратами.

>Фторид літію має дуже високою прозорістю від ультрафіолетової до інфрачервоної області спектра (0,12...6мкм), й тому він використовують у ультрафіолетової і інфрачервоної оптиці. З іншого боку, його використовують для виміру доз опромінення методомтермолюминесцентной дозиметрії. Монокристалифторида літію йдуть на виготовлення високоефективних (ККД 80 %) лазерів на центрах вільної забарвлення. Виявляє слабкі сцинтиляційні властивості.Диелектрик; характеризується високим питомим електричним опором внаслідок великий ширини забороненої зони.

Висока теплота плавлення (1044 кДж/кг) дозволяє вживатифторид літію як для зберігання теплової енергії. При плавленні збільшує свій обсяг на 22%.Жидкийфторид літію викликає швидку корозію металів.Фторид літію застосовують для розчинення сполук урану і торію у реакторах.

>LiF застосовується як флюс при плавленні металів, зварюванні магнію і алюмінію, при електролізі алюмінію, для спеціальних оптичних шибок, керамічних поливи ікислотостойких емалей. Виходить дієюфтористоводородной кислоти наLi2ЗІ3 чи взаємодією розчинних солей літію зфторидами калію чи амонію.

Фізичні властивості

>Бесцветний кристал, розчинний у питній воді 0,27г/100 р (18°). У присутностіNH3 і, особливо,NH4F розчинність у питній воді падає. Не розчиняється переважно органічних розчинників (на відміну іншихгалогенидов літію).


1.2 Методи виміру електронної щільності по пружному розсіюванню

У даний роботі розглядається розподіл електронної щільності в металевих і іонних кубічних кристалах. Тож найкращого

Страница 1 из 5 | Следующая страница

Схожі реферати:

Навігація