Влияние химических факторов на кристаллическое строение металлов второй группы

body-centered structures, typical of alkali metals. Nowadays, there is no any unified

explanation of what causes the lack of structural isomorphism in group 2 metals.

The authors find some correlations explaining a reasonable crystalline structure

expansion towards barium Ba and radium Ra. It is done by considering physical and

chemical properties of group 2 metals, as well as dependences of atomic force

characteristics on nucleus charge, atomic, and ionic radii. There are examples

showing a correlation between changes in physical and chemical properties and

crystalline structures of group 2 metals. The number of valence

-electrons is

necessary but not sufficient for choosing a crystallization mode.

Keywords

crystalline structure, alkaline-earth metals, atomic force characteristics.

Международный год кристаллографии, объявленный ЮНЕСКО в

честь 150-летия открытия Периодического закона Д.И. Менделеевым,

ознаменовал столетие использования рентгеновских лучей для изуче-

ния кристаллической структуры веществ [1, 2]. Развитие представле-

ний о пространственном строении твердых тел позволило обнаружить

и объяснить групповые свойства элементов и их соединений в зави-

симости от электронных характеристик их атомов в соответствии с

Периодическим законом.

Особенности кристаллического строения элементов, в частности

металлов, всегда вызывали интерес исследователей. Попытки объясне-

ния кристаллического строения металлов с помощью анализа и обоб-

щения их физико-химических свойств с б´oльшим или меньшим успе-

хом делались неоднократно [3]. Наибольшее распространение среди

известных подходов получили представления о зонном строении ме-

таллов и их сплавов, которые опирались главным образом на теорию

свободных электронов и их квантово-механическое поведение в пери-

одическом силовом поле твердой фазы [4]. Несмотря на то, что зонная

теория удовлетворительно объясняла общие физико-химические свой-

ства металлов и, в частности, электрическую проводимость и тен-

денцию к плотнейшей упаковке, она не давала ответа на вопрос о

причинах отклонения от этой закономерности, например, у щелочных

элементов и других металлов.

Неплотнейшая упаковка (объемноцентрированная кубическая,

ОЦК) у металлов при сопоставимых внешних условиях встречается

достаточно часто [5]. В некоторых случаях ее даже пытались отнести к

групповым свойствам. Так, ОЦК-структура устойчива при “стандарт-

ных” условиях в подгруппах ванадия, хрома, щелочных элементов.

Такая особенность металлов не является случайной и каким-то обра-

зом связана со спецификой их электронного строения и химических

свойств, что не могло остаться незамеченным. Исследуя природу

сплавов, Хьюм-Розери установил корреляцию между электронным

строением атомов и типом кристаллической решетки, обратив вни-

мание на то, что составы

-фаз (ОЦК) отвечают соотношению 1,48

валентных электрона на 1 атом [6].

114

ISSN 1812-3368. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Естественные науки”. 2015. № 5