Двухвалентные металлы.
Внешняя электронная s-оболочка элементов 2й группы заполнена, см табл.5.1. Вследствие этого,
Таблица 5.1
Группа IIA: Be:1s22s2 гпу, ; Mg: [Ne]3s2 гпу; Ca: [Ar]4s2 гцк; Sr:[Kr]5s2 гцк; Ba[Xe]6s2 оцк;
Группа IIБ: Zr: [Ar]3d104s2 гпу; Cd: [Kr] 4d105s2 гпу; Hg [Xe] 4f145d106s2 р.э.;
верхняя s-зона также будет заполнена, и можно было бы ожидать, что эти элементы будут диэлектриками. В действительности они, хоть и не очень хорошие, но все же проводники. Это объясняется перекрытием самой верхней заполненной зоной с вышележащей зоной.
Присутствие или отсутствие заполненных d-зон играет в элементах 2й группы существенно меньшую роль по сравнению со щелочными и благородными металлами. Расчеты зонной структуры показывают, что в Zn и Cd d-зона полностью лежит ниже дна зоны проводимости, а в Hg она перекрывается с зоной проводимости лишь в очень узкой области вблизи ее дна. Различие свойств элементов 2й группы, в основном, связано с особенностями их структуры.
В кубических 2х валентных металлах (Ca, Sr, Ba) объем сферы Ферми примерно равен объему 1й з.Бр.. Поэтому сфера Ферми пересекает грани зоны. Т.о. поверхность Ферми свободных электронов имеет довольно сложную структуру в 1-й з.Бр. и дырочные "карманы" во 2й зоне. Эффективный (псевдо) потенциал недостаточен чтобы сжать до нуля "карманы" 2й з.Бр. и заполнить т.о. все незанятые уровни в 1-й з.Бр.. Если бы это происходило, то эти элементы были бы диэлектриками. Очевидно, это не происходит, т.к. они являются металлами.У ртути измерения показывают наличие электронных карманов во 2-й зоне и сложной протяженной структуры в 1й зоне Бриллюэна.
У гпу-металлов 2й группы (Be, Mg, Zn, Cd) поверхность Ферми представляет собой чрезвычайно сложную структуру, которую можно получить из сферы свободных электронов, содержащей по четыре уровня на каждую элементарную ячейку (в гпу - 2 атома на одну ячейку).
Трехвалентные металлы: Алюминий. Четырехвалентные, полуметаллы, пятивалентные металлы. Переходные металлы. Редкоземельные.
| На главную сайта Dvoika.net |