При зближенні ізольованих атомів і утворенні кристала їх електронні оболонки перекриваються Взаємодія електронів, що належать різним атомам, викликає розщеплення атомних дискретних енергетичних рівнів ізольованих атомів Першими починають розщеплюватися рівні, відповідні електронам, найбільш віддаленим від ядра, тобто перебувають на зовнішніх оболонках атома При рівноважному міжатомних відстані r0 розщеплені рівні всіх орбіталей, що беруть участь в утворенні хімічного звязку Число розщеплених рівнів дорівнює числу атомів в кристалі Кожен тип атомних ор

Рис 24 Залежність повної енергії твердого тіла E від міжатомної відстані r r0 – рівноважний міжатомна відстань

біталей групується в певне число «молекулярних орбіталей», кожна з яких включає велике число атомних розщеплених орбіталей, дуже мало відрізняються один від одного по енергії Такі «молекулярні орбіталі »утворюють енергетичні зони Таким чином, в результаті взаємодії атомів формується енергетична структура твердого тіла

Що ж утримує разом атоми в кристалі Хімічна звязок між ними в основному забезпечується силами електростатичного притягання між негативно зарядженими електронами і позитивно зарядженими ядрами Для того щоб вона утворилася, необхідно виконання наступних умов

Позитивно заряджені іонні остови і валентні електрони повинні знаходитися на такій відстані один від одного, щоб було зведено до мінімуму електростатичне відштовхування між однойменними зарядами У той же самий час валентні електрони повинні бути настільки близько розташовані від позитивних іонів, щоб електростатичне тяжіння між різнойменними зарядами було максимально При виконанні цих умов потенційна енергія системи може трохи зменшитися, а кінетична може трохи зрости, однак повна енергія повинна відповідати мінімуму енергії системи (рис 24) В результаті іонні остови перебуватимуть у твердому тілі на рівноважному міжатомних відстані r0, яке визначається рівністю сил тяжіння і відштовхування між іонними остовами і електронами

Таким чином, існування стабільної хімічного звязку між атомами в кристалі припускає, що повна енергія кристала менше повної енергії такого числа вільних атомів, з якого складається кристал, тобто при утворенні хімічного звязку завжди ви

деляется енергія Кількість енергії, що виділилася при утворенні хімічного звязку, називається енергією звязку: Eзвя = Eсвобат – Eтт Ця

величина є найважливішою характеристикою міцності звязку і виражається в килоджоулях на 1 моль утворюється речовини Енергію звязку визначають порівнянням із станом, попереднім її освіти Визначити її безпосередньо з експерименту досить важко, зазвичай енергію звязку обчислюють з даних по теплотам реакцій з використанням закону Гесса [15] Іноді енергію звязку можна оцінити по теплоті сублімації

Залежно від особливостей (що визначаються індивідуальної електронною структурою взаємодіючих атомів) сил, що діють між атомами або іонами, в елементарних речовинах розрізняють три основних типи хімічного звязку: металеву, ковалентну і молекулярну Крім перерахованих у зєднаннях і твердих розчинах можливий іонний тип звязку У речовинах, одним з компонентів яких є водень, можлива поява водневого типу звязку Як правило, в реальних матеріалах одночасно реалізується декілька різних типів звязку Настає внаслідок звязок називається змішаною

Розглянемо особливості основних типів хімічного звязку

Джерело: І А Случинський, Основи матеріалознавства і технології напівпровідників, Москва – 2002