1) ионная связь ,Ковалентная связь, Металлическая связь ,водородная связь

2) Ван-дер-ваальсовы силы — силы межмолекулярного (и межатомного) взаимодействия с энергией 0,8 — 8,16 кДж/моль.

Ван-дер-Ваальсовы силы межатомного взаимодействия инертных газов обусловливают возможность существования агрегатных состояний инертных газов (газ, жидкость и твёрдые тела).

Ван-дер-ваальсово взаимодействие имеет характер притяжения и возникает между любыми молекулами, как полярными, так и неполярными. В зависимости от полярности молекул, его подразделяют на три типа: 1) ориентационное (диполь-дипольное) – между полярными молекулами; 2) индукционное – между полярной и неполярной молекулами (постоянный диполь – наведенный диполь); 3) дисперсионное – между неполярными молекулами (наведенный диполь – наведенный диполь).

Молекулярный кристалл — кристалл, образованный из молекул. Молекулы связаны между собой слабыми ван-дер-ваальсовыми силами, внутри же молекул между атомамидействует более прочная ковалентная связь.

3) Ио́нные криста́ллы представляют собой кристаллы, состоящие из ионов, связанных между собой электростатическим притяжением. Примерами таких кристаллов являются галогениды щелочных металлов, в том числе фторид калия, хлорид калия, бромид калия, йодид калия,фторид натрия и другие комбинации ионов натрия, цезия, рубидия и лития с ионами фтора, брома, хлора и йода.

4) Ковалентные кристаллы - кристаллы с ко-валентными хим. Межатомными связями Ковалентные кристаллы можно подразделить на два типа: молекулярные и макромолекулярные (координационные).

Молекулярные кристаллы состоят из молекул, удерживаемых в определенных положениях кристаллической решетки слабыми межмолекулярными силами (вандер-ваальсовыми силами) либо водородными связями. Мы уже приводили примеры подобных кристаллов в гл. 2. Например, лед состоит из молекул воды, удерживаемых в кристаллической решетке водородными связями .

Метод молекулярных орбиталей (ммо)

Метод молекулярных орбиталей исходит из того, что каждую молекулярную орбиталь представляют в виде алгебраической суммы (линейной комбинации) атомных орбиталей. Например, в молекуле водорода в образовании МО могут участвовать только 1s атомные орбитали двух атомов водорода, которые дают две МО, представляющие собой сумму и разность атомных орбиталей 1s₁ и 1s₂ – МО_± = C₁1s₁ ±C₂1s₂.

Поскольку ядра во взаимодействующих атомах водорода одинаковы, то и вклад атомных орбиталей будет одинаковым, что обеспечивается равенством коэффициентов, с которыми s-орбитали участвуют в линейной комбинации (C₁ = C₂ = C). Поскольку должно выполняться требование, что сумма квадратов коэффициентов при АО равна 1, то имеем 2C² = 1, откуда   Опуская этот нормировочный множитель, запишем две молекулярные орбитали как сумму и разность АО атомов водорода: 

5) МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ КРИСТАЛЛЫ, кристаллич. в-ва, все атомы к-рых объединены металлическими связями - валентные электроны металладелокализованы по всему пространству кристаллич. решетки, образуемой его положит. ионами. Структуры металлических кристалловхарактеризуются плотной и плот-нейшей упаковкой (см. Плотная упаковка)положит. ионов. 

Металлические кристаллы

Кристаллы металлов дают примеры простейших кристаллических структур.

Ионы металла в решетке металлического кристалла можно приближенно рассматривать в виде шаров. В твердых металлах эти шары упакованы с максимальной плотностью. Наиболее плотная упаковка шаров в одном слое-это гексагональная упаковка (рис. 3.21), в которой каждый шар окружен шестью другими шарами (в той же плоскости). Центры любых трех соседних шаров образуют равносторонний треугольник. Менее плотной является квадратная упаковка, в которой центры четырех соседних шаров образуют квадрат.

6) Кристаллы – это тела, в которых составляющие их частицы (атомы, молекулы) образуют упорядоченную периодическую структуру. Вследствие закономерности в своем строении кристаллы однородны и анизотропны.

Виды кристаллов

Следует разделить идеальный и реальный кристалл.

Симметрия кристаллов – наиболее общая закономерность, связанная со строением и свойствами кристаллического вещества. Она является одним из обобщающих фундаментальных понятий физики и естествознания в целом. Согласно определению симметрии, данному Е. С. Федоровым (1901) - "Симметрия есть свойство геометрических фигур повторять свои части, или, выражаясь точнее, свойство их в различных положениях приходить в совмещение с первоначальным положением". Таким образом, симметричным является такой объект, который может быть совмещён сам с собой определёнными преобразованиями: поворотами вокруг осей симметрии или отражениями в плоскостях симметрии.

Структура кристалла – это физическая реальность, характерное для данного твердого тела распределение частиц в пространстве.

7) Пространственная решетка. Идеальная бесконечная пространственная решетка, как математическое понятие --- это бесконечное множество точек (узлов), переходящее в себя при определенной группе преобразований, к которым относятся трансляции, повороты, отражения и инверсии. Обязательным свойством всех решеток является их трансляционная инвариантность, то есть решетка должна переходить в себя при сдвиге в трех независимых направлениях: r ---> r' = r + a_i

  рисующий внутреннюю структуру идеального кристалла поваренной соли, его пространственную решётку (рис.1).

Пространственные решётки различных кристаллов различны. На рисунке  2 показана пространственная решётка алмаза, а на рисунке 3 – графита.

 

                 

                рис(1) рис(2) рис (3)

Индексы Миллера — кристаллографические индексы, характеризующие расположение атомных плоскостей в кристалле. Индексы Миллера связаны с отрезками, отсекаемыми выбранной плоскостью на трёх осях кристаллографической системы координат (не обязательно декартовой). 

8) Дифра́кция во́лн — явление, которое проявляет себя как отклонение от законов геометрической оптики при распространении волн.

Дифракция на трехмерной решетке

Явление дифракции на решетке наблюдается в том случае, когда период решетки   сравним с длиной волны   падающего излучения. Условие наблюдения дифракции при зеркальном отражении от параллельных атомных плоскостей (рассеянии на угол  ) – условие дифракции Брегга–Вульфа, – имеет вид: ,

.

где т – целое число, а   – угол Брегга (см. рис.1)

Рис.1 Схема дифракции Брегга–Вульфа на атомных плоскостях кристалла с межплоскостным расстоянием d. Показаны падающий и отраженный лучи для двух соседних плоскостей. Разность хода равна 

 

Рентге́новское излуче́ние — электромагнитные волны, энергия фотонов которых лежит на шкале электромагнитных волн между ультрафиолетовымизлучением и гамма-излучением, что соответствует длинам волн от 10⁻² до 10³ Å (от 10⁻¹² до 10⁻⁷ м).

Нейтро́н (от лат. neuter — ни тот, ни другой) — элементарная частица, не имеющая электрического заряда. Нейтрон является фермионом и принадлежит к классу барионов. Атомные ядра состоят из нейтронов и протонов.

Электро́н — стабильная, отрицательно заряженная элементарная частица, одна из основных структурных единиц вещества. Является фермионом (то есть имеет полуцелый спин)

9) Условие Вульфа — Брэгга определяет направление максимумов дифракции упруго рассеянного на кристалле рентгеновского излучения. Выведено в 1913 независимо У. Л. Брэггом и Г. В. Вульфом. Имеет вид:

где d — межплоскостное расстояние, θ — угол скольжения (брэгговский угол), n — порядок дифракционного максимума, λ — длина волны.

Когда рентгеновский луч падает на кристалл, каждый атом становится центром испускания вторичной волны Гюйгенса (см. Принцип Гюйгенса). Сам кристалл можно разбить на набор параллельных плоскостей, определяемых атомной структурой решетки (условно говоря, первая плоскость определяется направлением от атома к двум его ближайшим соседям, вторая — направлением от атома к двум следующим соседям по кристаллической решетке и так далее). Вторичные дифракционные волны в общем случае взаимно усиливаться не будут, за исключением тех случаев, когда они попадают в точку наблюдения (на экран или приемник) со сдвигом по фазе, равным целому числу длин волн. Это условие, определяющее пики интенсивности дифракционной картины, можно записать следующим образом:

2d sin θ = nλ

где d — расстояние между параллельными плоскостями кристаллической решетки, θ — угол рассеяния рентгеновских лучей, λ — длина волны рентгеновских лучей, а n — целое число (порядок дифракции). Приn = 1 мы наблюдаем пик взаимного усиления волн дифракции на атомах, удаленных друг от друга на одну длину волну, при n = 2 — второй пик дифракции (разность хода составляет две длины волны) и т. д.

10) Обратная решётка — точечная трёхмерная решётка в абстрактном обратном пространстве, где расстояния имеют размерность обратной длины. Понятие обратной решётки удобно для описания дифракции рентгеновских лучей, нейтронов и электронов на кристалле. Обратная решётка (обратное пространство, импульсное пространство) является Фурье-образомпрямой кристаллической решётки (прямого пространства).

Физический смысл обратной решетки

Обратная решетка является важным математическим образом, находящим многочисленные применения в геометрической кристаллографии, в теории дифракции и структурном анализе кристаллов, в физике твердого тела.

Например, понятие обратной решетки используется для описания периодического распределения отражающей способности кристалла по отношению к рентгеновским лучам.

Брэгговская дифракция — явление сильного рассеяния волн на периодической решётке рассеивателей при определенных углах падения и длинах волн.

Вывод закона Брэгга

Условие дифракции :

рисунок1 [7] – условия максимумов	рисунок2 [7] – условия минимумов
, ( ) где k=0; ± 1; ± 2; ± 3;… (разность хода волн равна четному числу полуволн) Волны от источников S1 и S2 придут в точку С в одинаковых фазах и “усилят друг друга”.  - фазы колебаний  - разность фаз А=2Хmax – амплитуда результирующей волны.	, ( ) где k=0; ± 1; ± 2; ± 3;… (разность хода волн равна нечетному числу полуволн) Волны от источников S1 и S2 придут в точку С в противофазах и “погасят друг друга”.  - фазы колебаний  - разность фаз А=0 – амплитуда результирующей волны.

11) Твёрдое тело — это одно из четырёх агрегатных состояний вещества, отличающееся от других агрегатных состояний (жидкости, газов,плазмы) стабильностью формы и характером теплового движения атомов, совершающих малые колебания около положений равновесия.