Расчетные и экспериментальные данные о работе выхода электрона j(эВ) для некоторых кристаллов

<3 4 567 8 9 >

Кристалл (формула)	W, МДж/ моль, расчет по (1.10)	n, число валентных электронов	Работа выхода электрона j, эВ	Кристалл (формула)	W, МДж/ моль, расчет по (1.10)	n, число валентных электронов	Работа выхода электрона j, эВ
Расчет по (1.15)	Эксперимент	Расчет по (1.15)	Эксперимент
SiO₂	46,73		5,0	5,0	CdS	29,72		4,8	4,1
MgO	21,28		4,6	4,4	Ag₂S	17,61		2,3	3,8
BeO	21,32		4,6	4,7	MoS₂	33,36		4,2	4,5
Al₂O₃	65,92		4,7	4,7	ZnTe	24,56		4,0	3,6
TiO₂	45,7		4,9	3,9-6,2	a-Fe	10,9		3,5	4,1
CaO	20,21		4,3	3,4	CuО	20,92		4,5	4,35
CdO	20,61		4,4	4,0	Nb	14,43		3,7	4,2
FeO	20,72		4,4	3,9	B₂O₃	66,2		4,4	4,7
WO₂	50,17		5,4	5,0	Ta₂O₅	98,2		4,2	4,65
Cu₂O	25,27		5,4	5,0	TiN	30,44		4,4	4,1
La₂O₃	48,981		3,5	3,1	К	1,43		1,8	2,2
Mg₂SiO₄	87,43		4,7	-	ZnO	20,84		4,5	4,1
BN (гекс.)	33,8		5,5	6,4	SiC	25,64		4,5	4,0
AlN	31,5		5,1	5,35	a-Fe₂O₃	65,4		4,7	4,5
Na₂S	13,22		2,8	3,0	NaJ	9,868		2,1	1,5
PbS	20,84		3,4	3,5	MgAl₂O₄	86,45		4,7	-
ZnS	29,85		4,8	≈4	BeAl₂O₄	87,0		4,7	-

Итак, имеется принципиальная возможность, используя соответствующие данные в формуле (1.16), проверять достоверность параметров W, вычисляемых по формуле (1.10). С другой стороны, можно также решать проблему независимой оценки энергии атомизации кристаллов с помощью формулы (1.16), соответствующие оценки приведены в таблице 1.12, где наблюдается вполне удовлетворительная сходимость расчетных и экспериментальных величин Е_а. Однако эти результаты не следует абсолютизировать и рекомендовать этот метод в качестве надежного для нахождения энергий атомизации кристаллов из энергий сцепления остовов и электридов. Дело в том, что точность оценок W по формуле (1.10) составляет, по нашим данным, величину порядка 1-5%. Но по данным таблицы 1.12 такую же приблизительно величину составляет доля энергии атомизации в энергии сцепления остовов и электридов, поскольку W>>E. Отсюда неизбежны большие погрешности при оценке энергии атомизации по формуле (1.16) при использовании соответствующих величин W.

Поскольку мольные величины W у различных простых и сложных кристаллических соединений в принципе не сопоставимы, необходимо пользоваться удельными энергиями сцепления остовов и электридов, отнесенными к единичной массе (1 г) или единичному объему (1 см³) вещества минерала. Переход от W (МДж/моль) к удельной мас-

Таблица 1.12

Расчетные и экспериментальные данные по
энергии атомизации некоторых кристаллов

Кристалл (формула) Локализованные в узлах решетки атомные остовы кристалла W, МДж/моль, расчет по формуле (1.10) ΣI_n, МДж/моль (Свойства элементов, 1976) Энергия атомизации Е_а, МДж/моль

Расчет по формуле (1.16) Экспери-мент

SiO₂ [Si⁴⁺][O⁴⁺]₂ 46,73 44,9 1,83 1,88

MgO [Mg²⁺][O⁴⁺] 20,82 19,66 1,16 1,0

BeO [Be²⁺][O⁴⁺] 21,32 20,13 1,19 1,18

Al₂O₃ [Al³⁺]₂[O⁴⁺]₃ 65,92 62,7 3,22 3,22

TiO₂ [Ti⁴⁺][O⁴⁺]₂ 45,70 43,81 1,89 1,91

CaO [Ca²⁺][O⁴⁺] 20,21 19,21 1,0 1,06

CdO [Cd²⁺][O⁴⁺] 20,61 19,97 0,64 0,62

FeO [Fe²⁺][O⁴⁺] 20,72 19,8 0,92 0,94

Cu₂O [Cu¹⁺]₂[O⁴⁺] 25,27 24,07 1,2 1,1

La₂O₃ [La³⁺]₂[O⁴⁺]₃ 61,8 59,33 2,47 3,4

Mg₂SiO₄ [Mg²⁺]₂[Si⁴⁺][O⁴⁺]₄ 87,43 82,36 4,51 3,93

BN [B³⁺][N⁵⁺] 33,8 32,64 1,16 1,29

AlN [Al³⁺][N⁵⁺] 31,5 30,89 0,6 1,1

PbS^* [Pb⁽²⁺²⁾⁺][S⁴⁺] 20,84 20,19 0,65 0,57

ZnS [Zn²⁺][S⁶⁺] 29,85 29,32 0,53 0,61

FeS₂^* [Fe⁽²⁺²⁾⁺][S⁵⁺]₂ 47,99 46,86 1,13 1,13

MoS₂ [Mo⁴⁺][S⁴⁺]₂ 33,36 31,9 1,46 1,48

ZnTe [Zn²⁺][Te⁶⁺] 29,73 29,33 0,40 0,47

a-Fe [Fe⁴⁺] 10,9 10,68 0,22 0,42

C (алмаз) [C⁴⁺] 15,01 14,28 0,73 0,72

Fe₂O₃ [Fe³⁺]₂[O⁴⁺]₃ 65,4 62,98 2,42 2,41

MgAl₂O₃ [Mg²⁺][Al³⁺]₂[O⁴⁺]₄ 86,56 82,36 4,2 4,09

ZrSiO₄ [Zr⁴⁺][Si⁴⁺][O⁴⁺]₄ 91,52 87,17 4,35 4,11

WC^* [W⁽⁴⁺²⁾⁺][C⁴⁺] 34,61 32,95 1,66 1,61

Fe₃C^* [Fe⁽²⁺²⁾⁺]₃[C⁴⁺] 47,95 45,98 1,97 1,94

CaF₂ [Ca²⁺][F³⁺]₂ 25,91 23,95 1,96 1,56

MgF₂ [Mg²⁺][F³⁺]₂ 25,84 24,4 1,44 1,43

SnO₂ [Sn⁴⁺][O⁴⁺]₂ 45,88 43,94 1,94 1,38

NaCl [Na¹⁺][Cl⁵⁺] 20,2 19,56 0,64 0,64

Al₂SiO₄F₂ [Al³⁺]₂[Si⁴⁺][O⁴⁺]₄[F³⁺]₂ 117,71 112,35 5,36 5,36

^* - в этих кристаллах общий заряд атомного остова катиона (в круглых скобках) дан в виде суммы, где первое слагаемое отвечает валентности металла по отношению к неметаллу, а второе слагаемое - металлической валентности (взаимодействию М-М)

совой энергии сцепления остовов и электридов W_m и удельной объемной энергии сцепления остовов и электридов W_v осуществляется посредством следующих формул:

W_m = W/M, МДж/г; (1.17)

W_v = W/V, МДж/см3, (1.18)

где: M - формульная (мольная) масса соединения, г/моль, а V - его мольный объем, см3/моль, определяемый по формуле V = M/ρ (здесь ρ - плотность вещества, г/см3).

Отсюда следуют указанные размерности W_m и W_v и соотношение между ними:

W_v = W_mρ (1.19)

Как следует из предыдущих работ (Зуев, Мочалов, Щербатов, 1998; Зуев, Аксенова, Мочалов и др., 1999) для количественной оценки физических свойств кристаллов путем построения соответствующих корреляционных зависимостей необходимо использовать именно удельные энергии сцепления остовов и электридов. В таблице 1.13 приводятся результаты расчетов этих энергий для наиболее распространенных рудных и нерудных минералов.

Таблица 1.13

Удельные энергии сцепления остовов и электридов для некоторых
наиболее распространенных рудных и нерудных минералов

Рудные минералы Нерудные минералы

Минерал, формула W_m, МДж/г W_v, МДж/см³ Минерал, формула W_m, МДж/г W_v, МДж/см³

Галенит PbS 0,09 0,66 Кварц SiO₂ 0,78 2,06

Сфалерит ZnS 0,31 1,23 Кальцит CaCO₃ 0,68 1,85

Халькопирит CuFeS₂ 0,24 1,05 Микроклин KAlSi₃O₈ 0,67 1,71

Борнит Cu₅FeS₄ 0,18 0,91 Альбит NaAlSi₃O₈ 0,69 1,81

Халькозин Cu₂S 0,13 0,76 Анортит CaAl₂Si₂O₈ 0,65 1,79

Пирит FeS₂ 0,39 1,95 Форстерит Mg₂SiO₄ 0,62 2,0

Арсенопирит FeAsS 0,29 1,82 Доломит CaMg(CO₃)₂ 0,75 2,14

Троилит FeS 0,25 1,2 Энстатит MgSiO₃ 0,67 2,16

Пентландит (Fe,Ni)₉S₈ 0,23 1,16 Диопсид CaMgSi₂O₆ 0,62 2,04

Железо Fe 0,2 1,57 Эпидот Ca₂Al₂FeSi₃O₁₂(OH) 0,6 2,17

Медь Cu 0,13 1,16 Ангидрит CaSO₄ 0,5 1,5

Платина Pt 0,06 1,29 Тремолит Ca₂Mg₅Si₈O₂₂(OH)₂ 0,66 1,98

Сперрилит PtAs₂ 0,15 1,63 Антофиллит Mg₇Si₈O₂₂(OH)₂ 0,69 2,03

Тетраэдрит Cu₁₂Sb₃S₁₃ 0,22 1,09 Мусковит KAl₃Si₃O₁₀(OH)₂ 0,68 1,92

Скуттерудит Co₄[As₄]₃ 0,24 1,65 Флогопит KMg₃AlSi₃O₁₀(OH)₂ 0,64 1,78

Аргентит Ag₂S 0,08 0,56 Биотит KFe₃AlSi₃O₁₀(OH)₂ 0,52 1,72

Прустит Ag₃AsS₃ 0,13 0,75 Серпентин Mg₆Si₄O₁₀(OH)₈ 0,78 2,03

Аурипигмент As₂S₃ 0,09 0,32 Каолинит Al₄Si₄O₁₀(OH)₈ 0,78 2,03

Молибденит MoS₂ 0,26 1,3 Гроссуляр Ca₃Al₂Si₃O₁₂ 0,61 2,18

Ковеллин CuS 0,19 0,88 Волластонит CaSiO₃ 0,58 1,68

Миллерит NiS 0,2 1,08 Нефелин NaAlSiO₄ 0,6 1,58

Никелин NiAs 0,21 1,68 Кианит Al₂SiO₅ 0,66 2,43

[1] Атомный остов получается удалением из нейтрального атома внешних (валентных) электронов. Другими словами, атомный остов - это «ядро + внутренние, не участвующие в химической связи электроны».

[2] Фактически речь идет о наглядном кристаллохимическом моделировании представлений единой зонной теории твердых тел.

[3] Во избежание излишнего загромождения раздела формула дается в постулированном виде с необходимыми заменяющими ее подробный вывод комментариями.

[4] Согласно В. С. Урусову Ne_o²/Å = 332,06 ккал/моль = 1,389 МДж/моль.

[5] Для гомоатомных ковалентных и металлических кристаллов f_i = 0 и р^* = 1. Граничные условия параметра f_i в формуле (1-f_i²)^0.5 - 0 ≤ f_i < 1

<3 4 567 8 9 >

Дата добавления: 2017-09-01; просмотров: 778;

Расчетные и экспериментальные данные о работе выхода электрона j(эВ) для некоторых кристаллов

Публикации по технике и механике

Публикации по биологии

Публикации по информатике

Публикации по строительству

Публикации по физике

Публикации по химии

Публикации по электронике

Публикации по искусству

Публикации по истории

Публикации по медицине

Кристалл (формула)	Локализованные в узлах решетки атомные остовы кристалла	W, МДж/моль, расчет по формуле (1.10)	ΣI_n, МДж/моль (Свойства элементов, 1976)	Энергия атомизации Е_а, МДж/моль
Расчет по формуле (1.16)	Экспери-мент
SiO₂	[Si⁴⁺][O⁴⁺]₂	46,73	44,9	1,83	1,88
MgO	[Mg²⁺][O⁴⁺]	20,82	19,66	1,16	1,0
BeO	[Be²⁺][O⁴⁺]	21,32	20,13	1,19	1,18
Al₂O₃	[Al³⁺]₂[O⁴⁺]₃	65,92	62,7	3,22	3,22
TiO₂	[Ti⁴⁺][O⁴⁺]₂	45,70	43,81	1,89	1,91
CaO	[Ca²⁺][O⁴⁺]	20,21	19,21	1,0	1,06
CdO	[Cd²⁺][O⁴⁺]	20,61	19,97	0,64	0,62
FeO	[Fe²⁺][O⁴⁺]	20,72	19,8	0,92	0,94
Cu₂O	[Cu¹⁺]₂[O⁴⁺]	25,27	24,07	1,2	1,1
La₂O₃	[La³⁺]₂[O⁴⁺]₃	61,8	59,33	2,47	3,4
Mg₂SiO₄	[Mg²⁺]₂[Si⁴⁺][O⁴⁺]₄	87,43	82,36	4,51	3,93
BN	[B³⁺][N⁵⁺]	33,8	32,64	1,16	1,29
AlN	[Al³⁺][N⁵⁺]	31,5	30,89	0,6	1,1
PbS^*	[Pb⁽²⁺²⁾⁺][S⁴⁺]	20,84	20,19	0,65	0,57
ZnS	[Zn²⁺][S⁶⁺]	29,85	29,32	0,53	0,61
FeS₂^*	[Fe⁽²⁺²⁾⁺][S⁵⁺]₂	47,99	46,86	1,13	1,13
MoS₂	[Mo⁴⁺][S⁴⁺]₂	33,36	31,9	1,46	1,48
ZnTe	[Zn²⁺][Te⁶⁺]	29,73	29,33	0,40	0,47
a-Fe	[Fe⁴⁺]	10,9	10,68	0,22	0,42
C (алмаз)	[C⁴⁺]	15,01	14,28	0,73	0,72
Fe₂O₃	[Fe³⁺]₂[O⁴⁺]₃	65,4	62,98	2,42	2,41
MgAl₂O₃	[Mg²⁺][Al³⁺]₂[O⁴⁺]₄	86,56	82,36	4,2	4,09
ZrSiO₄	[Zr⁴⁺][Si⁴⁺][O⁴⁺]₄	91,52	87,17	4,35	4,11
WC^*	[W⁽⁴⁺²⁾⁺][C⁴⁺]	34,61	32,95	1,66	1,61
Fe₃C^*	[Fe⁽²⁺²⁾⁺]₃[C⁴⁺]	47,95	45,98	1,97	1,94
CaF₂	[Ca²⁺][F³⁺]₂	25,91	23,95	1,96	1,56
MgF₂	[Mg²⁺][F³⁺]₂	25,84	24,4	1,44	1,43
SnO₂	[Sn⁴⁺][O⁴⁺]₂	45,88	43,94	1,94	1,38
NaCl	[Na¹⁺][Cl⁵⁺]	20,2	19,56	0,64	0,64
Al₂SiO₄F₂	[Al³⁺]₂[Si⁴⁺][O⁴⁺]₄[F³⁺]₂	117,71	112,35	5,36	5,36

Рудные минералы	Нерудные минералы
Минерал, формула	W_m, МДж/г	W_v, МДж/см³	Минерал, формула	W_m, МДж/г	W_v, МДж/см³
Галенит PbS	0,09	0,66	Кварц SiO₂	0,78	2,06
Сфалерит ZnS	0,31	1,23	Кальцит CaCO₃	0,68	1,85
Халькопирит CuFeS₂	0,24	1,05	Микроклин KAlSi₃O₈	0,67	1,71
Борнит Cu₅FeS₄	0,18	0,91	Альбит NaAlSi₃O₈	0,69	1,81
Халькозин Cu₂S	0,13	0,76	Анортит CaAl₂Si₂O₈	0,65	1,79
Пирит FeS₂	0,39	1,95	Форстерит Mg₂SiO₄	0,62	2,0
Арсенопирит FeAsS	0,29	1,82	Доломит CaMg(CO₃)₂	0,75	2,14
Троилит FeS	0,25	1,2	Энстатит MgSiO₃	0,67	2,16
Пентландит (Fe,Ni)₉S₈	0,23	1,16	Диопсид CaMgSi₂O₆	0,62	2,04
Железо Fe	0,2	1,57	Эпидот Ca₂Al₂FeSi₃O₁₂(OH)	0,6	2,17
Медь Cu	0,13	1,16	Ангидрит CaSO₄	0,5	1,5
Платина Pt	0,06	1,29	Тремолит Ca₂Mg₅Si₈O₂₂(OH)₂	0,66	1,98
Сперрилит PtAs₂	0,15	1,63	Антофиллит Mg₇Si₈O₂₂(OH)₂	0,69	2,03
Тетраэдрит Cu₁₂Sb₃S₁₃	0,22	1,09	Мусковит KAl₃Si₃O₁₀(OH)₂	0,68	1,92
Скуттерудит Co₄[As₄]₃	0,24	1,65	Флогопит KMg₃AlSi₃O₁₀(OH)₂	0,64	1,78
Аргентит Ag₂S	0,08	0,56	Биотит KFe₃AlSi₃O₁₀(OH)₂	0,52	1,72
Прустит Ag₃AsS₃	0,13	0,75	Серпентин Mg₆Si₄O₁₀(OH)₈	0,78	2,03
Аурипигмент As₂S₃	0,09	0,32	Каолинит Al₄Si₄O₁₀(OH)₈	0,78	2,03
Молибденит MoS₂	0,26	1,3	Гроссуляр Ca₃Al₂Si₃O₁₂	0,61	2,18
Ковеллин CuS	0,19	0,88	Волластонит CaSiO₃	0,58	1,68
Миллерит NiS	0,2	1,08	Нефелин NaAlSiO₄	0,6	1,58
Никелин NiAs	0,21	1,68	Кианит Al₂SiO₅	0,66	2,43