Явление радиоактивности Радиация Электромагнитное излучение Действие ионизирующих излучений Поглощенная доза космогенные радионуклиды испытания ядерного оружия ядерный реактор продукты выброса Меры радиационной защиты воздействия радиации

Курс лекций по ядерной физике. Физика твердого тела. Примеры решения задач

Классификация твердых тел

    Металлы - наиболее распространенный класс материалов. Они составляют более 3/4 всех элементов. Что отличает металлы от других материалов: полупроводников, изоляторов? Мы говорим - внешний вид, а именно, металлический блеск, и, стало быть, оптические свойства. Мы говорим, электрические свойства - большая электропроводность: при комнатной температуре в чистом состоянии ro= sigma-1 = 1.55 (Cu) - ~116 (Bi, редкоземельные) мком см, в то время как для полупроводников (п/п), например, ~ 4.6·10-3 (Ge), 2.3·105 (Si) ом см, кварц ~1·1019 ом см. Различие в температурной зависимости ro(T). Различие в физических свойствах обусловлено электронным строением (наличие электронов проводимости, образующих “газ” свободных или почти свободных электронов).
    Если обратиться к периодической таблице Менделеева (псМ), то можно сказать, что металлические свойства становятся (в среднем) все менее выраженными при продвижении слева направо и снизу вверх. Таким образом, металлы располагаются преимущественно в левой нижней части таблицы. Это можно отнести за счет того, что потенциал ионизации атомов данного ряда растет слева направо и поэтому отрыв металлического электрона требует большей энергии. С другой стороны, возможность образования металлической связи возрастает с ростом главного квантового числа. В грубом приближении, сила связи валентного электрона с атомным остовом (для свободного атома) равна F = pe2/r2, где p - номер группы псМ, а r - ат. радиус. Этим объясняется тот факт, что потенциал ионизации падает при продвижении по псМ справа налево и сверху вниз.
    Однако, резкую границу же между металлами и неметаллами в псМ провести невозможно. Если все элементы первых трех групп, за исключением H и В, а также все элементы переходных групп, безусловно являются металлами, а все галогены и благородные газы - неметаллами, то в IV-VI группах имеются как неметаллические элементы - диэлектрики (С в алмазной модификации, N, P, As, O, S), так и элементы по свойствам промежуточные между металлами и неметаллами (Si, Ge, альфа -Sn, Se, Te, Sb, Bi), и, наконец, несомненно металлические элементы (бета -Sn и, особенно, Pb). Многие из неметаллических элементов, переходят в металлы при высоком давлении.
    Мы различаем щелочные металлы (Na и другие элементы 1-й группы), благородные металлы (Cu, Ag, Au) и переходные металлы. Переходные металлы разбиваются на несколько групп: 1-я группа (3d-металлы) переходных металлов начинается с Sc до Ni. 2-я группа (4d-металлы) - с Y до Pd. 3-я группа (5d) -от Hf до Pt. Особая переходная группа - редкие земли (4f-металлы) от Ce до Lu, заполняется 4f-оболочка. Актиноиды - (6d), заполняется 6d и 5f -оболочки. Все актиноиды радиоактивны.


Физика твердого тела Металлы - наиболее распространенный класс материалов Радиоактивность Воздействие радиации на человека