Химическая связь. Такие газы как гелий, аргон, неон – одноатомные

Такие газы как гелий, аргон, неон – одноатомные. Большинство веществ в природе существует в виде молекул, состоящих из нескольких атомов. В молекуле между атомами возникают различные связи.

Под химической связью понимают взаимодействие между атомами, обусловленное совместным использованием ими электронов.

Главные особенности химической связи:

1) значение полной энергии многоатомной системы меньше, чем сумма энергий несвязанных атомов, из которых она образована.

2) электронная плотность в поле связи заметно отличается от плотности электронов в не связанных атомах.

Природа химической связи определяется электрическим кулоновским взаимодействием ядер и электронов. При образовании связи электроны распределяются так, что силы, стремящиеся сблизить и оттолкнуть ядра, уравновешиваются.

Наиболее часто в молекулах встречаются следующие связи:

– ковалентная;

– ионная;

– металлическая;

– молекулярная.

Ковалентная связь возникает при обобществлении электронов двумя соседними атомами. Обобществление ведёт к формированию общей для связывающихся атомов электронной пары.

Ионная связь – тип химической связи, энергия которой определяется кулоновскими силами притяжения противоположно заряженных ионов. Признаком соединений с ионной связью является свойство разлагаться на ионы в полярных растворителях (например, в воде).

Металлическая связь характерна для металлов и приводит к образованию твёрдых кристаллических тел. Металлы можно рассматривать как системы, построенные из положительно заряженных атомных остовов в узлах решётки, находящихся в среде свободных электронов.

Молекулярная связь. Такая связь существует в некоторых веществах между молекулами с ковалентными связями. При сближении двух молекул с ковалентной связью валентные электроны в обеих молекулах начинают вращаться согласованно, и между молекулами возникает сила притяжения. Молекулярная связь наблюдается, например, в парафине, имеющем низкую температуру плавления, свидетельствующую о непрочности этой связи. Молекулярная связь называется также связью Ван-дер-Ваальса (в честь нидерландского учёного).

ЛЕКЦИЯ №2

II. Электротехнические материалы

Классификация электротехнических материалов

Электротехнические материалы характеризуются определенными свойствами по отношению к электромагнитному полю. Электротехнические материалы могут подвергаться воздействиям как отдельно электрических и магнитных полей, так и их совокупности. В данном курсе рассматривается только отдельное воздействие электрических и магнитных полей.

Электротехнические материалы в электрическом поле подразделяются на диэлектрики, проводники и полупроводники, а в магнитном поле – на сильномагнитные и слабомагнитные.

Различие между проводниками, диэлектриками и полупроводниками наиболее наглядно иллюстрируется с помощью энергетических диаграмм зонной теории твердого тела, в которых по вертикали отложены значения энергий электронов на орбитах.

В энергетической диаграмме твердого тела можно различить три зоны:

1 - заполненная электронами зона;

2 - запрещенная зона шириной (значения энергии, которыми электроны в данном твердом теле обладать не могут);

3 - зона проводимости (свободная зона). Электроны, находящиеся в этой зоне обуславливают протекание электрического тока.

У диэлектрика запрещенная зона настолько велика (3,5 эВ), что свободные электроны практически не возникают и электроны в обычных условиях не наблюдается, так как энергию 3,5 эВ имеют лишь фотоны ультрафиолетового излучения, а также космических и радиоактивных лучей.

Полупроводники имеют узкую запрещенную зону (3,5 < < 0), которая может быть преодолена за счет внешних воздействий (облучение полупроводника, нагрев и т. д.) и у материала появляется проводимость.

У проводников заполненная электронами зона вплотную прилегает к зоне проводимости или даже перекрывается ей (. Вследствие этого электроны из заполненной зоны свободно могут переходить на занятые уровни зоны проводимости под влиянием слабой напряженности электрического поля и вызывать протекание тока.

Любое вещество, помещенное в магнитное поле, приобретает магнитный момент. Если взять катушку и поместить в нее сердечники из разных материалов, то магнитное поле, возникающее внутри сердечника, будет усиливать или ослаблять внешнее поле в m раз. По магнитным свойствам все материалы можно разделить на две группы:

а) слабомагнитные (µ» 1);

б) сильномагнитные (µ >>1).

Слабомагнитные материалы в технике применяются редко, поэтому их рассматривать не будем. В энергетике в качестве магнитных материалов используются лишь материалы, у которых µ >>1.

Таким образом, в разделе «Электротехнические материалы» будут рассмотрены следующие группы материалов:

1. Диэлектрики.

2. Полупроводники.

3. Проводники.

4. Магнитные материалы (µ >> 1).