Смектические нематические

СТЕКЛООБРАЗНОЕ СОСТОЯНИЕ ПОЛИМЕРОВ, состояние, в к-ром полимер обладает физ.-мех. св-вами твердого тела (не способен к текучести и высокоэластич. деформации, имеет малые значения коэф. термич. расширения и сжимаемости) при сохранении структурной неупорядоченности, присущей жидкому или высокоэластич. состоянию.

Холестерические жидкие кристаллы — это жидкие кристаллы, обладающие свойством спиральности, то есть в них отсутствует центральная симметрия. Иными словами, ХЖК обладают хиральностью.

Вынужденно-эластические деформации в полимерах- развиваются под влиянием больших механических напряжений. После прекращение действия деформирующего усилия, при температурах ниже температуры размягчения, вынужденно-эластическая деформация оказывается фиксированной в результате стеклования или кристаллизации материала и деформированное полимерное тело не восстанавливает свою исходную форму. При нагревании до температуры Тс возрастает подвижность макромолекул полимера и деформированное тело стремится восстановить свои исходные форму и размеры.

Жи́дкие криста́ллы — это фазовое состояние, в которое переходят некоторые вещества при определенных условиях (температура, давление, концентрация в растворе). Жидкие кристаллы обладают одновременно свойствами как жидкостей (текучесть), так и кристаллов (анизотропия). По структуре ЖК представляют собой вязкие жидкости, состоящие из молекул вытянутой или дискообразной формы, определённым образом упорядоченных во всем объёме этой жидкости.

6

Проводники с точки зрения зонной теории твердого тела – кристаллы, у которых валентная зона и зона проводимости примыкают друг к другу. На них находятся электроны, с помощью которых протекает ток.

Вырожденный коллектив носителей заряда – в кристалле присутствует избыток свободных электронов или дырок, уровень Ферми находится либо в зоне проводимости, либо в валентной зоне, скорость носителей не зависит от температуры.

Диэлектрики с точки зрения зонной теории твердого тела – кристаллы имеющие широкую запрещенную зону 4-10 эВ, вследствие этого у них мало свободных электронов и очень большое сопротивление.

Дырка как носитель заряда может выступать, рекомбинируясь с электроном, выдернутым из атома. Таким образом на месте бывшего электрона возникает дырка и она вновь рекомбинируется с электроном перемещаясь дальше.

Полупроводники с точки зрения зонной теории твердого тела – кристаллы с шириной запрещенной зоны 0.1-4 эВ. В полупроводниках свободных электронов больше чем в диэлектрике, но меньше чем в металле.

Невырожденный коллектив носителей заряда – количества свободных электронов и дырок равны, уровень Ферми располагается посередине запрещенной зоны, скорость носителей зависит от температуры.

Подвижность носителей заряда — коэффициент пропорциональности между дрейфовой скоростью носителей и приложенным внешним электрическим полем. Определяет способность электронов и дырок в металлах и полупроводниках реагировать на внешнее воздействие.

Собственный полупроводник — это чистый полупроводник, содержание посторонних примесей в котором не превышает 10−8. Концентрация дырок в нём всегда равна концентрации свободных электронов.

7

Магнитная восприимчивость — физическая величина, характеризующая связь между намагниченностью вещества и магнитным полем в этом веществе. Для диамагнетиков ϰ<0, для парамагнетиков 0<ϰ<1, для ферромагнетиков ϰ>>1.

Магнитостри́кция — явление, заключающееся в том, что при изменении состояния намагниченности тела его объём и линейные размеры изменяются.

Эффект открыт Джоулем в 1842 году.

Точка Кюри у ферромагнетиков. При температуре ниже точки Кюри ферромагнетики обладают спонтанной намагниченностью и определённой магнитно-кристаллической симметрией. В точке Кюри интенсивность теплового движения атомов ферромагнетика оказывается достаточной для разрушения его самопроизвольной намагниченности и изменения симметрии, в результате ферромагнетик становится парамагнетиком.

Диамагнетики — вещества, намагничивающиеся против направления внешнего магнитного поля. В отсутствие внешнего магнитного поля диамагнетики немагнитны.

Эффект Баркгаузена - скачкообразное изменение намагниченности ферромагнетиков при непрерывном изменении внешних условий, напряжения магнитного поля. Впервые эффект наблюдался в 1919 нем. физиком Г. Г. Баркгаузеном.

Магнитный домен — макроскопическая область в магнитном кристалле, в которой ориентация вектора спонтанной однородной намагниченности определенным образом повернута или сдвинута относительно направлений соответствующего вектора в соседних доменах.

Стенка Блоха в ферромагнетиках - область (слой) внутри ферромагнетика, разделяющая смежные домены .Внутри этой области происходит поворот вектора намагниченности от его направления в одном домене к направлению в соседнем домене.

Антиферромагнетики - кристаллические вещества, в которых магнитные моменты атомов образуют две или несколько пространственных подсистем с антипараллельной ориентацией магнитных моментов, обусловливающей отсутствие спонтанной намагниченности у вещества в целом.

Ферримагнеетики — материалы, у которых магнитные моменты атомов различных подрешёток ориентируются антипараллельно, как и в антиферромагнетиках, но моменты различных подрешёток не равны, и, тем самым, результирующий момент не равен нулю. Ферримагнетики характеризуются спонтанной намагниченностью.

Точка Нееля — антиферромагнитная точка Кюри, температура, выше которой антиферромагнетик теряет свои специфические магнитные свойства и превращается в парамагнетик. Вблизи достигают максимального значения аномалии немагнитных свойств антиферромагнетиков (теплоёмкости, коэффициент теплового расширения, температурного коэффициента электропроводности).

Парамагнетики — вещества, которые намагничиваются во внешнем магнитном поле в направлении внешнего магнитного поля. Парамагнетики относятся к слабомагнитным веществам, магнитная проницаемость незначительно отличается от единицы.

Спин — собственный момент импульса элементарных частиц, имеющий квантовую природу и не связанный с перемещением частицы как целого.

Ферромагнетик — такое вещество, которое, при температуре ниже точки Кюри, способно обладать намагниченностью в отсутствие внешнего магнитного поля.

8

Диаграммы состояния – основной метод изучения зависимости между составом и свойствами макроскопических систем, составленных из нескольких исходных веществ (компонентов).

Компонент – совокупность частей системы, количество которых равно количеству индивидуальных веществ, если система состоит из не реагирующих между собой веществ.

Фаза – совокупность всех однородных частей системы, отграниченных друг от друга поверхностями раздела. При переходе через границу свойства структура и ТД свойства меняются скачком.

Ретроградным солидусом называют солидус, поворачивающий к ординате компонента при понижении температуры.

Линия солидуса — графическое изображение зависимости температур конца равновесной кристаллизации расплавов или растворов от их состава. Ниже температуры солидуса могут существовать только твердые фазы.

Линия ликвидуса — графическое изображение зависимости температур начала равновесной кристаллизации расплавов или растворов от их состава. Выше температуры ликвидуса может существовать только жидкая фаза.

Линия сольвуса - положение точек, представляющих температуру, при которой твердые фазы с переменным химическим составом сосуществуют с другими твердыми фазами, то есть показывающие пределы растворимости в твердом состоянии.

Степень свободы — число переменных, которые можно менять, не меняя фазового состояния системы.

Эвтектическая температура представляет собой характерную для пары веществ константу, что дает возможность при условии, если одно вещество известно, определять другое вещество. При этом не является обязательным, чтобы вещества были смешаны в соотношениях, обеспечивающих точную эвтектическую температуру.

Эвтектический сплав – сплав, соответствующий концентрации компонентов в точке эвтектики.

9

Сверхпроводники 1-го рода – сверхпроводники в присутствии магнитного поля в поверхностном слое которых возникают токи, которые полностью компенсируют внешнее поле в толще образца. При достижении критического поля сверхпроводимость исчезает и поле полностью проникает внутрь материала.

Сверхпроводники 2-го рода характеризуются большой глубиной проникновения и малой длиной когерентности. В присутствии слабого магнитного поля весь магнитный поток выталкивается из сверхпроводника 2-го рода. Но выше первого критического поля – магнитный поток проникает в образец, хотя и в меньшей степени, чем в нормальном состоянии.

Эффект Мейснера - полное вытеснение магнитного поля из металлического проводника, когда последний становится сверхпроводящим (при напряжённости приложенного магнитного поля ниже критического значения), впервые наблюдался в 1933 немецкими физиками В. Мейснером и Р. Оксенфельдом.

Эффект Джозефсона стационарный— явление протекания сверхпроводящего тока через тонкий слой диэлектрика, разделяющий два сверхпроводника. Величина тока не превышает критического значения.

Эффект Джозефсона нестационарный - явление протекания сверхпроводящего тока через тонкий слой диэлектрика, разделяющий два сверхпроводника. Величина тока превышает критическое значение, на контакте возникает падение напряжения, и контакт при этом начинает излучать электромагнитные волны.

Задание D

1

Натуральные или синтетические каучуки, является высокомолекулярным полимерным соединением. К высокомолекулярным соединениям относятся вещества, состоящие из молекул с большим молекулярным весом. Характерным для всех полимеров является наличие длинных и гибких цепных молекул и резкое различие механизма межмолекулярных связей вдоль цепи и между цепями.

Механизм деформации каучука и резины при этом можно представить так.

До приложения деформирующих усилий длинные хаотически изогнутые цепочки молекул каучука находятся в определенном равновесном состоянии. При деформации под действием приложенной нагрузки происходит вытягивание молекулярных цепочек и их скольжение относительно друг друга. Первый процесс — вытягивание цепочек молекулы — составляет обратимую часть деформации каучука, второй — ее необратимую часть.

После снятия деформирующих нагрузок молекулярные цепи под влиянием теплового движения принимают прежнюю конфигурацию, соответствующую равновесному состоянию, но их взаимное расположение может несколько измениться. Это изменение положения молекулярных цепей характеризует остаточную деформацию каучука.

2

Чисто ионной связью называется химически связанное состояние атомов, при котором устойчивое электронное окружение достигается путём полного перехода общей электронной плотности к атому более электроотрицательного элемента. Ионная связь возможна только между атомами электроположительных и электроотрицательных элементов, находящихся в состоянии разноименно заряженных ионов. Ионы - это электрически заряженные частицы, образующиеся из нейтральных атомов или молекул путем отдачи или присоединени электронов.При отдаче электронов образуется положительно заряженный ион-катион, при присоединении-отрицательный-анион. При отдаче или присоединении электронов молекулами образуются молекулярные или многоатомные ионы, например О2+ - катион диоксигенила, NO2- -нитрит-ион.

Одноатомные катионы и одноатомные анионы возникают при химической реакции между нейтральнами атомами путем взаимопередачи электронов. При этом атом электроположительного элемента, обладающий небольшим числом внешних электронов, переходит в более устойчивое состояние одноатомного катиона путем уменьшения числа этих электронов. Наоборот, атом электроотрицательного элемента, имеющий большое число электроно на внешнем слое , переходит в более устойчивое для него состояние одноатомного иона путем увеличения числа электронов.

О дноатомные катионы образуются, как правило, металлами, а одноатомные анионы-неметаллами. При передаче электронов металлического и неметаллического элементов стремятся сформировать вокруг своих ядер устойчивую конфигурацию электронной оболочки. Атом неметаллического элемента создает внешнюю оболочку последующего благородного газа, тогда как атом металлического элемента после отдачи внешних электронов получает устойчивую конфигурацию предыдущего благородного газа.

3

Ионные кристаллы отличаются высокими т-рами плавления, обычно значит. шириной запрещенной зоны, обладают ионной проводимостью при высоких т-рах и рядом специфич. оптич. св-в (напр., прозрачностью в ближней области ИК спектра). Они м. б. построены как из одноатомных, так и из многоатомных ионов.

Кулоновские силы притяжения, возникающие при взаимодействии заряженных ионов, сильные и действуют одинаково во всех направлениях. В результате этого расположение ионов упорядочивается в пространстве определенным образом, образуя ионную кристаллическую решётку. Вещества с ионной КР при обычных условиях находятся в кристаллическом состоянии, они имеют высокие температуры плавления и кипения.

Вещество NaCl NaOH KBr BaF2 BaCl2

Свойство

t пл 0С 801 321 734 1368 961

t кип 0С 1465 1390 1380 2260 2050

4

Простая ковалентная связь образуется из двух неспаренных валентных электронов, на один от каждого атома:

A· + ·В → А : В

В результате обобществления электроны образуют заполненный энергетический уровень. Связь образуется, если их суммарная энергия на этом уровне будет меньше, чем в первоначальном состоянии (а разница в энергии будет ни чем иным, как энергией связи).

Заполнение электронами атомных (по краям) и молекулярных (в центре) орбиталей в молекуле H2. Вертикальная ось соответствует энергетическому уровню, электроны обозначены стрелками, отражающими их спины.

Согласно теории молекулярных орбиталей, перекрывание двух атомных орбиталей приводит в простейшем случае к образованию двух молекулярных орбиталей (МО): связывающей МО и антисвязывающей (разрыхляющей) МО. Обобществленные электроны располагаются на более низкой по энергии связывающей МО. Электронная пара становится общей для связываемых атомов и притягивает их ядра при взаимном объемном перекрывании атомных орбиталей этих атомов.

5

КОВАЛЕ́НТНЫЕ КРИСТА́ЛЛЫ (ковалентные атомные кристаллы), кристаллы, атомы в которых связаны ковалентной связью. В узлах кристаллической решетки типичных ковалентных атомных кристаллов располагаются нейтральные атомы, удерживающиеся в узлах решетки ковалентными связями квантово-механического происхождения (у соседних атомов обобществлены валентные электроны, наименее связанные с атомами).

Для ковалентных кристаллов характерны малые координационные числа, отсутствие плотнейших упаковок (кроме ZnS), как правило, это полупроводники. Все ковалентные кристаллы подчиняются «правилу 8-N», каждый атом связан с (8-N) ближайшими соседями, где N — порядковый номер группы, к которой принадлежит данный элемент в периодической системе Меделеева. Так, углерод, кремний, германий и серое олово, принадлежащие к IV группе, образуют ковалентные кристаллы типа алмаза, каждый атом связан четырьмя (8-4) связями с соседними атомами. Такие же локализованные парные связи существуют в кристалле карборунда между атомами кремния и углерода. Для ковалентных кристаллов характерны высокая прочность, высокие т-ры плавления, малая электрич. проводимость при низких т-рах. Из простых в-в только С, его аналоги в периодич. системе и В образуют ковалентные кристаллы.

6