Электронная структура магния; рентгеновские данные

29.10.2019

Брилль с сотрудниками предпринял попытку определить истинное электронное строение магния, используя для этого дифракцию рентгеновых лучей. Экспериментальная часть работы заключалась в точных и систематических измерениях интенсивностей рентгеновских дифракций от небольшого кристалла сублимированного магния. Этими измерениями можно было определить структурную амплитуду решетки магния и, следовательно. атомный рассеивающий фактор для магния. На основании этих данных был проведен трехмерный Фурье-синтез, который позволил определить число электронов, на единицу объема (IA°3) в различных точках кристаллической решетки магния, расположенных близко друг к другу. В работе приведены численные значения электронной плотности для различных точек плоскостей, перпендикулярных гексагональной оси и расположенных на высоте 0, 1/8с, 3/16с, 1/24с, 1/21 с и 1/4с.
Электронная структура магния; рентгеновские данные

Для удобства иллюстрации результатов на рис. 22 изображены одна над другой две элементарные ячейки структуры магния. Электронные плотности вдоль линий APB, BQC и CFD даны в табл. 7, 8 и 9; электронные плотности вдоль других направлений, приведенные в работе, для краткости опущены.

Согласно рассматриваемой работе, электронная плотность в точках, расположенных посередине между атомами, не падает до нуля, а сохраняет постоянное, значение, приблизительно равное 0,1 электрона на А3. Таким образом, по-видимому, в дополнение к концентрации электронов ионного остова, вокруг ядра магния имеется относительно постоянная небольшая электронная плотность в областях между узлами решетки, которая соответствует однородному распределению по всему кристаллу 1,8-электрона на атом. Учитывая доступную в данной работе точность, можно считать, что это значение хорошо совпадает с групповой валентностью для магния, равной двум электронам на атом.


К сожалению, в настоящее время не ясно, в какой степени можно полагаться на результаты расчета электронной плотности, полученные из измерений интенсивностей дифракционных максимумов, поскольку эти результаты в значительной степени зависят от точности определения изменения атомной рассеивающей способности с изменением угла рассеяния. Тем не менее интересно отметить, что результаты Брилля близко соответствуют элементарной модели металла, в которой узлы решетки заняты положительно заряженными ионами, а валентные электроны относительно равномерно распределены по всей решетке.

Из результатов Брилля вытекает следующий интересный вывод. Если узлы решетки заняты ионами Mg2+, то в каждом узле находится 10 электронов. Число электронов N внутри сферы радиуса r можно определить из выражения

где р — электронная плотность, выраженная в электронах на А3.

Для линии APB (см. рис. 22) Брилль определил, что радиус сферы, содержащей 10 электронов, равен 0,919 А. Объем этой сферы (3,25 А3) занимает приблизительно 14% объема каждого атома в структуре. Если считать, что «одновалентный ионный радиус» магния, предложенный Паулингом, характеризует размер иона в решетке металла, то ионный объем приблизительно равен 2,95 А3. Эта величина близко совпадает с величиной, вычисленной из наблюдаемой электронной плотности, и до некоторой степени подтверждает справедливость модели, согласно которой магний разделен на области, занятые соответственно положительными ионами и относительно равномерно распределенными валентными электронами, которые не принадлежат отдельным ионам.


Имя:*
E-Mail:
Комментарий:
Информационный некоммерческий ресурс fccland.ru © 2019
При цитировании и использовании любых материалов ссылка на сайт обязательна