Электроны в ионных и молекулярных кристаллах

В ионных и молекулярных кристаллах каждый электрон принадлежит определенному иону или молекуле и находится около них. В алмазе электроны свободно странствуют по всему кристаллу. (Формально область перемещения электронов ограничена одной молекулой, но в таком случае одна молекула — это весь кристалл, и едва ли можно говорить о пределах их перемещения!) Что представляет собой путь одного электрона?

Можно вообразить, что электрон связывает два атома углерода, непрестанно кружась вокруг них. С одинаковым успехом можно представить себе, что он совершает зигзагообразный путь, обегая атомы углерода один за другим, и редко возвращается к какому-нибудь определенному атому. Узнать, как именно движется электрон, невозможно. Экспериментально можно установить, насколько быстро движется электрон и в каком направлении или где он находится в тот или иной момент, но никакой эксперимент не дает возможности проследить путь отдельного электрона от атома к атому.

Для определенных целей (например, при рассмотрении электрического тока в германии) удобнее представлять себе, что какой-либо электрон движется преимущественно в одном направлении, в то время как другой — в прямо противоположном. Такая гипотетическая траектория электрона (и траектория движения в противоположном направлении). Это воображаемое поведение электрона так же правдоподобно, как и поведение,

Но оба предложенных описания движения электронов в кристалле должны дать согласные с данными опыта результаты, то есть правильные значения числа и скоростей электронов, движущихся в межатомных связях и вокруг ядер атомов углерода. В кремнии и германии движение внешних четырех электронов не отличается от описанного в случае алмаза.

Существует одно поразительное и очень важное обстоятельство, отличающее поведение электронов в кристаллах со структурой типа алмаза от поведения электронов в ионных и молекулярных кристаллах. Каждый электрон в процессе осуществления связи между атомами углерода может «бродить» по всему кристаллу и вращаться вокруг каждого его атома. Обезьяна, скачущая с дерева на дерево, не проявляет и половины оживленной «деятельности», присущей электрону, который обегает один атом за другим. В одном кристаллике алмаза, где 1022 атомов углерода связаны между собой, каждая связь постоянно содержит два электрона. Вместе с тем электроны все время перемещаются. Однако движения электронов в каждой межатомной связи и вокруг каждого атома так согласованы между собой, что приход одного электрона следует как раз за уходом другого. Вот это и есть вечная упорядоченность и вечное движение.


Комментарии запрещены.





Статистика

Рейтинг@Mail.ru