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


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 Еа. 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) ΣIn, МДж/моль (Свойства элементов, 1976) Энергия атомизации Еа, 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 Wm и удельной объемной энергии сцепления остовов и электридов Wv осуществляется посредством следующих формул:

Wm = W/M, МДж/г; (1.17)

Wv = 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 Wm и Wv и соотношение между ними:

Wv = Wmρ (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 Wm, МДж/г Wv, МДж/см3 Минерал, формула Wm, МДж/г Wv, 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 Neo2/Å = 332,06 ккал/моль = 1,389 МДж/моль.

[5] Для гомоатомных ковалентных и металлических кристаллов fi = 0 и р* = 1. Граничные условия параметра fi в формуле (1-fi2)0.5 - 0 ≤ fi < 1

Дата добавления: 2017-09-01; просмотров: 848;

Поиск по сайту:

Воспользовавшись поиском можно найти нужную информацию на сайте.

Поделитесь с друзьями:

Считаете данную информацию полезной, тогда расскажите друзьям в соц. сетях.
Poznayka.org - Познайка.Орг - 2016-2024 год. Материал предоставляется для ознакомительных и учебных целей.
Генерация страницы за: 0.011 сек.