автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.01, диссертация на тему:Металличность в гетероядерном взаимодействии элементов тонкой структуры материалов на основе бинарных соединений и их свойства

кандидата технических наук
Трубачева, Алиса Максимовна
город
Казань
год
2005
специальность ВАК РФ
05.02.01
Диссертация по машиностроению и машиноведению на тему «Металличность в гетероядерном взаимодействии элементов тонкой структуры материалов на основе бинарных соединений и их свойства»

Автореферат диссертации по теме "Металличность в гетероядерном взаимодействии элементов тонкой структуры материалов на основе бинарных соединений и их свойства"

На правах рукописи

Трубачева Алиса Максимовна

МЕТАЛЛИЧНОСТЬ В ГЕТЕРОЯДЕРНОМ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ ЭЛЕМЕНТОВ ТОНКОЙ СТРУКТУРЫ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ БИНАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ И

ИХ СВОЙСТВА

05.02.01. - Материаловедение (машиностроение)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Казань 2005 г

Работа выполнена на кафедре материаловедения и технологии материалов в Казанском государственном энергетическом университете

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Сироткин Олег Семенович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Гаврилов Г еннадий Николаевич

доктор химических наук, профессор Михайлов Олег Васильевич

Ведущая организация

Московский энергетический институт (технический университет)

Защита состоится «23» декабря 2005 года в «15» час. 00 мин. на заседании диссертационного совета Д212.082.05 в Казанском государственном энергетическом университете по адресу: Российская федерация, 420066, г. Казань, ул. Красносельская, д. 51 (малый зал заседаний ученого совета) корп. В.

С диссертационной работой можно ознакомиться в библиотеке Казанского государственного энергетического университета

Автореферат разослан «_23>» И 2005 г.

Ученый секретарь диссертационного совета^

Док-юр технических наук, профессор -¿-»^ " ' М^С. Сироткин

Изд. лиц. ИД № 03480 от 08.12.00. Подписано в печать 18. 11. 05. Формат 60x84/16. Гарнитура «Times». Вид печати РОМ. Физ. печ. л. 1, Усл.-печ. л. 0,93 Уч.-изд. л. 1,03. Тираж 100 экз. Заказ № 2567

Типография КГЭУ, 420066, Казань, Красносельская, 51

2006-4

22£3262-

гвгоо

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Машиностроение является одной из наиболее материалоемких отраслей промышленности, характеризуемой широкой номенклатурой применяемых металлических и неметаллических материалов, где значимость прогнозирования структуры и конечных эксплуатационных свойств материала с целью обеспечения их надежности и долговечности — одно из основных условий его эффективного практического использования. В машиностроении сегодня это, прежде всего металлы, керамика и огнеупоры, а также полимерные материалы, которые обычно сегодня рассматриваются в научном плане изолированно друг от друга.

Актуальность исследования специфики структуры этих материалов с единых научных позиций и ее влияния на их конечные свойства поэтому достаточно очевидна и является сегодня важнейшей проблемой теоретического и практического материаловедения.

В материаловедении рассмотрение внутренней организации материала традиционно начинают с анализа его «тонкой» структуры, описывающей расположение элементов в структуре кристалла и характер распределения между ними электронов. Сегодня различают тонкую (электронно-ядерную), нано-, микро-, мезо- и макроструктуру материала. При этом очевидно, что тонкая структура является базовой (исходной) для остальных вышеперечисленных и, следовательно, изучение уровня и характера распределения электронной плотности в межъядерном пространстве материала является важнейшей, актуальной и одновременно сложнейшей теоретической и практической задачей современного материаловедения. Это связано в первую очередь с тем, что при заданных термодинамических условиях именно специфика распределения электронной плотности между элементами тонкой структуры материала определяет длину и энергию связей между ними, а затем его класс, тип, группу (металл, неметалл), включая агрегатное состояние, тип кристаллической решетки и далее особенности его микро- и макроструктурной организации и соответствующих свойств.

Учитывая, что в машиностроении значительное число применяемых конструкционных, проводниковых, полупроводниковых, диэлектрических, керамических и огнеупорных материалов (оксиды кремния, алюминия и т.д.), интерметаллидов, включая отдельные фазы в сталях (типа цементита - РезС), построены на основе не одного, а двух и более элементов, в работе были рассмотрены материалы на основе бинарных соединений.

Анализ современного состояния взглядов отечественных и зарубежных авторов на специфику гетероядерных связей в металлических и неметаллических (ковалентных) веществах и материалах на их основе свидетельствует об отсутствии в настоящее время универсальных подходов и единой теории к их описанию. В результате на сегодня отсутствуют системные исследования по оценке влияния вклада каждой из 3-х компонент (ковалентной, ионной и особенно металлической) химической связи на структуру и свойства

РОС. НАЦИОНАЛЬН. | БИБЛИОТЕКА '

гетероядерных соединений и материалов на их основе, что снижает эффективность практического использования последних.

Настоящая работа выполнялась при поддержке Академии Наук Республики Татарстан в соответствии с проведением работ по гранту 2002-2004 гг. «Оценка и прогнозирование структуры и свойств металлических и неметаллических соединений в рамках единой модели химических связей» (проект № 07-7.1-161 / 2002-2004 (Ф)).

Пелью работы является выявление особенностей гетероядерного взаимодействия элементов тонкой структуры широко применяемых в машиностроении материалов на основе бинарных соединений, с учетом металлической составляющей связи и оценки влияния последней на свойства соответствующих материалов, включая:

1. Обоснование необходимости учета металлической компоненты связи в гетероядерном взаимодействии элементов тонкой структуры материала и определение перспективных направлений практического использования в материаловедении результатов, полученных на основе развиваемых подходов.

2. Разработку соответствующих методик учета и количественной оценки металлической компоненты (в дополнение к ковалентной и ионной) гетероядерного взаимодействия элементов в тонкой структуре материала.

3. Апробацию разработанных подходов, методик и полученных результатов исследования особенностей гетероядерных связей в некоторых бинарных соединениях элементов для характеристики тонкой структуры и специфики свойств материалов на их основе, имеющих важное значение в промышленности и энергомашиностроении.

Научная новизна. Обоснована необходимость учета металлической компоненты в гетероядерном взаимодействии элементов тонкой структуры материалов (с разработкой соответствующих количественных методик ее оценки), как дополнительного фактора, учитывающего специфику распределения электронной плотности в межъядерном пространстве бинарных соединений и впервые показано ее влияние на характеристики связей и соответствующие физико-механические свойства материалов на их основе, применяемых в машиностроении.

Практическая ценность работы. Опираясь на единую модель связи элементов тонкой структуры материала, дополнительно учитывающую металлическую компоненту, разработаны соответствующие методики ее количественной оценки, которые позволили объяснить и уточнить структуру и свойства ряда известных бинарных соединений и материалов, включая: полупроводники на основе р- и <1-элеменгов периодической системы, оксиды элементов 2-го и 3-го периодов периодической системы, галогеноводороды; сульфиды индия, цинка и свинца; карбиды железа, кобальта, никеля, титана; соединения магния с элементами 13-й группы периодической системы, включая интерметаллиды и т.д.

Впервые получено физико-химическое обоснование и прямой ответ на вопрос о причинах роста металлических свойств в ряду интерметаллидов М§С2,

Mg2Si, Mg2Ge, Mg2Sn, Mg2Pb, определяемого соответствующим увеличением степени металличвости (См) (в %), уменьшением степеней ковалентности (Ск) и ионности (Си) гетероядерных связей этих соединений.

Показан общий характер влияния Ск, См и Си на длину и энергию гетероядерных связей в бинарных соединениях и ряд физико-механических эксплутационных свойств материалов на их основе, связанных с их надежностью и конкретной функциональной практической направленностью.

Совокупность полученных данных позволяет говорить о перспективности разрабатываемых методик и подходов для оценки характеристик гетероядерных связей в бинарных и других соединениях для изучения особенностей структуры и свойств новых металлических и неметаллических материалов на их основе.

Разработанные методики передаются учреждениям и предприятиям, заинтересованным в их практическом применении и внедрены в учебный процесс КГЭУ при проведении лекционных и практических расчетных занятий по курсу «Современное материаловедение», в том числе в методических указаниях и контрольных заданиях для студентов-заочников (Сироткин О С., Сироткин P.O., Трубачёва A.M., Шибаев П.Б., Макарина С.Н. Современное материаловедение. Казань, КГЭУ, 2004,40 с.)

Личный вклад автора. Получение основных практических результатов по обоснованию, разработке методик оценки степени метал личности (См) в структуре материалов на основе бинарных соединений и ее апробации.

На защиту выносятся:

-данные по разработке и обоснованию соответствующих способов и методик учета металлической компоненты (в дополнение к ковалентной и ионной) в гетероядерном взаимодействии элементов тонкой структуры бинарных соединений и материалов.

-результаты апробации предложенных подходов, методик и результаты оценки особенностей гетероядерных связей в некоторых бинарных соединениях элементов для характеристики тонкой структуры и специфики свойств материалов на их основе.

Апробация работы. Результаты работы обсуждались на IX и X Всероссийских конференциях «Структура и динамика молекулярных систем. Яльчик -2002» (Уфа, 2002, 2003 гг.); ХУЛ Менделеевском съезде по общей и прикладной химии (Казань, 22-26 сентября 2003 г.); Шестой и седьмой межд. конференциях «Циклы» (Ставрополь, 2004, 2005); Международной научной конференции «Новые перспективные материалы и технологии их получения (НПМ) - 2004» (Волгоград, 20 - 23 сентября 2004 года) и др.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 16 печатных работ в центральных журналах, сборниках статей, научных трудов и тезисов докладов, включая 10 статей, 5 тезисов докладов и 1 учебно-методическую работу.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, выводов, списка использованной литературы и приложений. Диссертация изложена на 226 страницах, включает 40 рисунков и 30 таблиц. Библиографический список включает 257 наименований.

Автор выражает благодарность за научную консультацию в области разработок методик по оценке См PhD, к.х.н. P.O. Сироткину, а в области квантово-механического моделирования - д.х.н., проф. P.P. Назмутдинову, и к.х.н. Д.В. Глухову.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность исследования по выбранной теме, отмечается научная новизна диссертационной работы, сформулированы положения, выносимые на защиту.

В первой главе проанализированы различные теории, обслуживающие сегодня каждый из трех типов связи элементов тонкой структуры материала: ионная теория, зонная теория, квантово-механические теории молекулярных орбиталей и валентных связей и т.д. Показаны достоинства и недостатки этих теорий. Рассмотрено состояние вопроса оценки смешанных (промежуточных) типов гетероядерного взаимодействия элементов тонкой структуры материала между тремя предельными и способы расчета каждой из трех компонент связи. Исходя из этого сформулированы приведенные выше цели и задачи исследования, решение которых и составило основное содержание работы.

Во второй главе опираясь на работы Г. Льюиса, JI. Полинга, Н.В. Агеева, В.К. Григоровича, С.С. Бацанова, Я.А. Угая, A.A. Годовикова и др. обоснована необходимость учета металлической компоненты в гетероядерном взаимодействии элементов тонкой структуры материала, представляющей собой, по аналогии с гомоядерной связью, степень делокализации (смещения и «разрыхления») электронной плотности (степень обобществления электронов —► 100%) в межъядерном пространстве в направлении перпендикулярном линии, соединяющей центры химически связанных элементов.

Гетероядерная связь элементов А и Б в бинарном соединении, определяемая характером распределения обобществленных электронов (ОЭ) в межьядерном пространстве (рис. 1), должна рассматриваться (в рамках единой модели химической связи предложенной О.С. Сироткиным) как результат наложения трех компонент связи друг на друга, а характер их локализации-делокализации можно описать в общем виде уравнением суммарной волновой функции (1).

Чоэ = СКУа «■Б + + . (1)

где *Роэ - суммарная волновая функция обобществленных электронов, А и Б -ядра или атомные остовы различных элементов в соответствующей гетеросвязи; ск, см и си - коэффициенты, определяющие долю ковалентной, металлической и ионной составляющих связи; М/А ковалентная составляющая в суммарной волновой функции обобществленных электронов (ковалентная компонента); - металлическая составляющая в

суммарной волновой функции обобществленных электронов (металлическая компонента); + ^ - ионная составляющая в суммарной волновой функции

обобществленных электронов (ионная компонента).

М

Рис. 1 Модельная схема распределения электронное плотности ОЭ при гетероядерном взаимодействии элементов А и Б тонкой структуры материала, где М -металличность, К - ковалентность, И - иониость

Основными перспективными направлениями практического использования результатов анализа специфики гетероядерного взаимодействия с учетом металлической составляющей являются:

- определение влияния металлической составляющей (совместно с ковалентной и ионной) гетероядерной связи на ее тип и характер распределения электронной плотности в межъядерном пространстве тонкой структуры

материала; ее длину_и энергию; возможность образования 2-х типов

(молекулярных и немолекулярных) образующихся химических соединений и материалов по признаку дискретности или непрерывности их структурной организации;

-проявление характерных свойств металлических и неметаллических материалов;

- оценку возможности нахождения химических соединений и материала в зависимости от конкретных условий в различных агрегатных состояниях: газообразное, жидкое (раствор и расплав) и твердое, включая способность к кристаллизации или аморфизации; рекомендацию области практического использования традиционных материалов и по наиболее рациональному применению в машиностроении и других отраслях промышленности (включая энергомашиностроение) получаемых сегодня синтетических и модифицированных материалов нового поколения.

В третьей главе разработаны методики для расчета трех компонент гетероядерной связи. Методики разработаны на основе квантово-химических подходов и на основе симбиоза классических и квантовых подходов (на основе электроотрицательностей). В рамках квантово-химических расчетов методом Хартри-Фока-Рутана (МО JIKAO) в приближении ab - inicio и разработанной методики получены данные по степеням ковалентности (Ск „«), металличности (См (юед) о™) и ионности (Си от) гетеросвязи (в %) для ряда связей биядерных молекул s- и р-элементов. В рамках квантово-химических расчетов предложены формулы для расчетов См (соещ о™ и Си о™- Показано, что сфера является той геометрической формой, удовлетворяющей условию того, что сумма трех компонент связи должна равняться 100% (в соответствии с формулой (7)),

которая определяет возможность расположения в ней точек, соответствующих конкретным гетероядерным связям и соединениям на их основе.

В основе разработанной методики лежит следующая последовательность преобразований:

Щ = ((I (х,у) * Р(х,уЖх,у))/(1Р(х,у)с1(х,у))) (2)

(соед) ото (Ры (Р2) абс (соед) абс ) (3)

(соед) абс = * Я / йрас. (4)

С„ (соед) абс = АВ ! ^расч _ О-5 (5)

Си ото = С„ (соед) абс * 79/Сц (;,,()) абс (6)

С 2 4-С 2 + С 2 — 1 \^ИСТИ к отн 1 (7)

г - /1 -с 1 — с 2 К ОТН \ И ОТН М 0"П1 (8),

где: Ми - момент 1-го порядка, отложенный по оси X; См (««д) о™ -относительная степень металличности соединения; См (га) абс - абсолютная степень металличности фтора; См (иа) & - абсолютная степень металличности соединения; Н - расстояние между двумя соседними пластами (шаг) (см. рис. 2); Ырасч - оптимизированное расчётное расстояние между ядрами (см. рис. 2); Си (мед) абс - абсолютная степень иониости соединения; АВ - расстояние между положением 1-го ядра (А) и центра тяжести электронной плотности молекулы (В) (см. рис. 2); 0.5 - коэффициент, учитывающий смещение центра тяжести электронной плотности (В) из середины межатомного расстояния; Си о™ -относительная степень ионности соединения; Си (ио) абс - абсолютная степень ионности оксвда лйтия; Ск о™- относительная степень ковалентности соединения.

Сравнение дашрлх по степеням металличности, полученных на основе квантово-химических расчетов (через значения моментов первого порядка), а также значений первых потенциалов ионизации и электроотрицательностей, показывает, что большинство их значений, такие как С1, I, в!, В, А1, Аэ, для

электроотрицательностей (%) являются промежуточными (средними) между двумя другими. Это является дополнительным доводом в пользу перспективности практического использования расчетов соответствующих компонент связи через %.

Проанализировав шкалы электроотрицательностей предложенные Полингом и Оллредом-Роховым, было выяснено, что эти шкалы имеют повторяющиеся значения % для ряда элементов, что приводит к неадекватному ^ описанию свойств конкретных соединений в силу потери их индивидуальности.

' Также в этих шкалах для получения значений х использовались не совсем

точные на сегодня по абсолютной величине значения радиусов элементов. В свете этих представлений значения % были уточнены по методике Оллреда-Рохова с использованием значений % по шкале Полинга и уточненных радиусов.

На основе симбиоза методик оценки компонент гетероядерной связи через значения электроотрицательностей, потенциалов ионизации и квантовых подходов были разработаны следующая методика. В основе данной методики лежит следующая последовательность расчетов:

Си=1-ехр(-0,18*Дх2) (9)

Хср = (Хэ1+ХЭ2)/2 (10)

кср = (кЭ1+кЭ2)/2 (11) Ск = Ь«р*ЗЬ» (12)

См=1-кср*Хср (13)

Скпр = Ск/(1+Си) (14)

Смпр = См/(1+Си) (15)

Сипр = Си/(1+Си) (16),:

где Си - степень ионности связи; А^2 - разность электроотрицательностей элементов; Хч> ~ средняя электроотрицательность связи; - средний коэффициент; Ск - степень ковалентности связи; См - степень металичности связи; Ск„р - приведенная степень ковалентности связи; Смпр - приведенная степень металличности связи; СИпр - приведенная степень ионности связи.

Вышеприведенные формулы позволяют оценить три компоненты гетероядерного взаимодействия, включая См-

В главе четвертой проведена оценка ряда свойств проводниковых, оксидных, интерметаллических материалов с учетом металлической составляющей взаимодействия элементов в их тонкой структуре. 4.1 Влияние соотношения 3-х компонент гетероядерного взаимодействия в ряду полупроводников р- и <1 элементов 12-16 группы периодической системы на свойства материалов на их основе * В связи с поставленной задачей в табл. 1 приведены свойства некоторых

материалов на основе бинарных соединений и значения Ск, См и Си , металлических связей. Указанные соединения в результате сопоставления по

электропроводящим свойствам разбиваются на три класса - диэлектрики, полупроводники и проводники. Показано, что это определяется изначально спецификой связи и далее через такие ее характеристики, как величины

подвижности электронов, диэлектрической проницаемости, удельного электрического сопротивления и ширины запрещенной зоны и т.д.

Данные табл. 1 свидетельствуют, что в общем виде в ряду приведенных в ней соединений сверху вниз от типичного проводника (А1) через 12 полупроводниковых соединений до классического диэлектрика (рИСЬЮ имеет место ответствующее уменьшение значений См (с 55,48 до 22,34%), т.е. металлической компоненты связи. Это можно объяснить уменьшением вклада металлической составляющей гомосвязи варьируемых элементов, образующих соответствующие гетероядерные связи в бинарных соединениях в ряду 1п (56,36), ва (55,76), А1 (55,48), Те (45,08), Бе (34,71), Б (34,25). В результате См гетеросвязи является аддитивной функцией См гомосвязей соответствующих элементов. В итоге, очевидно, что увеличение электропроводности изначально определяется ростом См, которая не учитывается методикой Полинга.

Таблица 1

Влияние соотношения компонент связи на электропроводность и другие свойства бинарных соединений р- и <1-элементов и материалов на их основе

Группы СОЗДЯ- Xapai ггеристики ХСв Подпкюсгь uV(B*c) Диалакт-ричеоая Ширина »прощенной ОИЫ ф* 20*С,эв Класс материалов поЭЛр

По Полину Пор) ирабопнжА карами« Ом м МЫХ матами»

с„% с,, % с..* с.,% Электронов Дырок мостъ, t т„„. -с

-тАг- |Ша-Ша| 100 0,00 44,52 55,48 0,00 0,00 ОД» 10*-104 289S 660,24 п 1ШЭЭХП

Mb (№->*] OaSb 9»,«5 99,05 99,14 1,15 ода 0,88 46,32 48,72 48,90 52,54 52,35 52,26 1,14 0,94 0,84 7.80 0,40 0,02 0,075 0,140 0,055 17,72 15j89 11Л 0,18 0,70 1,62 10* 10" 5780 9820 (22С 525 712 1080 run (ШЗЗа 0.05-3)

tss™ SKF (llto-Vo) AIA* шш 98,88 97.20 97,35 314 2,80 2,05 47,4« 47,91 48,13 49,48 49,35 49,29 3,04 2.72 2,58 330 0,95 0,03 0.048 0.045 14,55 13.80 10.90 0,38 1,43 2,18 5890 SÍ2C 380 943 1238 1750

Vr# ¿¡f*> 5ÜP-VÍ.J (lita-Val 95,37 95,79 95,97 4,03 4,21 4,03 47,92 49.39 48,82 47,88 47,57 47,51 4,42 4.04 3,87 0,48 0,02 0,01 0.015 0.012 0,003 1210 10,00 9,80 1.35 2.20 145 »79С 413« 2420 1070 1487 2550

СЛа вй* fif* 95,50 85,9« »5,47 4.50 14 02 14,53 48,43 47.10 47 09 4928 40,80 40,22 4,31 12¿9 12,69 0,10 0,08 0,04 0,008 0,005 0005 1,80-11,00 9,50-10,50 900 ,30-1« 1,80-1 8( !40-28( 58в( иа >820 1098 1258 1750

ваг 65,00 35,00 51.73 22,35 25,02 ю'-ю" AS [ШЭЭ>Э

4.2. Влияние соотношения 3-х компонент гетероядерного взаимодействия в ряду оксидов элементов 2 и 3 периодов 1-2 и 13-17 групп периодической системы на структуру и свойства материалов на их основе

Полученные данные свидетельствуют, что связи кремний - кислород и фосфор - кислород характеризуются преобладанием Ск связи над ионной и металлической компонентами в отличие от связи литий - кислород. Последнее предполагает принципиальную разницу в структуре и свойствах силикатов и фосфатов от ионных оксидов, подобных Li20. Первые являются молекулярными (moho-, олиго- и макро-) веществами и материалами, конечные свойства которых определяются не только тонкой (химической) структурой, но и надмолекулярной (микро-) структурой. В случае преимущественно ионных

веществ типа Li20 учет второго типа взаимодействий не имеет смысла. Квантово-химические расчеты, проведенные авторами методом Харгри-Фока-Рутана в приближении ab-initio при использовании программного пакета Gaussian для этих связей не противоречат выше приведенным результатам полученным в настоящей работе о преобладании ковалентной компоненты связи в силикатах и фосфатах над ионной и металлической. Показано, что тип структуры и свойства, включая агрегатное состояние, приведенных оксидных соединений определяется соотношением трех компонент связи.

4.3. Влияние соотношения 3-х компонент гетероядерного взаимодействия в ряду галогеноводородов на структуру и свойства материалов на их основе

Что касается бинарных соединений типа галогеноводородов, как наиболее удобных модельных объектов бинарного типа для исследования влияния характера распределения электронной плотности в мсжьядерном пространстве на свойства связи, то с увеличением См и уменьшением Си в галогеноводородах в группе сверху вниз (HF, HCl, НВг, Ш) закономерно увеличивается длина связи и уменьшается ее энергия.

4.4. Влияние соотношения 3-х компонент гетероядерного взаимодействия в ряду интерметаллидов на структуру и свойства материалов на их основе

Таблица 2. Сравнительные данные по предполагаемым различными авторами и полученным в работе характеристикам связей и свойствам бинарных соединений (где- ХСв -химическая связь; КМ - ковалеотно-металлический; М - металлический; КИ - ковалентно-ионный, ИМ - ионно-металлический; ИК - ионно-ковалентный; И - ионный).

Соеди- Характеристик гвпроемж

Предпо- ПоПолингу 1 I По рааработанной методике |

лагаемый тип ХГ.й С«(%) С.Й1 С,С%> 1 Г с. (%) ; C,(%) |

1 2 За 36 4а 1 I 46 I 4B

I Со егам AB, 1

fl iAK KM ЯЯ44 1 SB 4Я7Я 4Я7П 1 54

ТВ м ПОЯ 26.02 41.25 3810 70BR

InS КИ 87115 12.85 48,47 40.15 11.39

InSb км 88.85 1.15 4() 37 52.54 1.14

NaSb им 80.78 19.22 30.44 •Н44 16.12

FeC ик 84.66 ip» 48.71 37 9В 13,30

CoC 87.82 «.Зв И.« 37.80 11.02

Nif. wh 51.29 37.80 10 91

CoSb 99.68 öii 51.47 o,a

PbS Рост "метал-личности' я ряд» 88.57 11.43 та 40.06 1ПЖ

PbSe 89.04 10,96 49.69 9.88

PUTe 97.26 íU 48.62 48.72 ?B7

ZnS КИ_ 90.15 .9.85 й.11 ii.éi 8:5?

I Состава AB. 1

Ыпе, ик вв.1в 1.84 j 4ЙЙ4 4é2S 1,8»

Cdl. 7.92 I 49,W 7.39

Slö, И ' 65.00 45.00 53.57 29.44 16.99

1 Состава AA 1

1 И.О. 1 Ик 1 ¿3.äl I 26 09 I 5790 I 21.41 I 2069

1 Состава AB, _____ 1

INUn 1 M 1 99.72 óiá 45.09 54.63 ¡ 0.28

»оаегм'детм ■J- ШМ- 70.73 29.27 3931 38.05 22.64

ЕШ 92.19 Tai 38.74 54 03 7.24

■И 92.86 ÍM 36.62 54.75 0,64

1Ю 94.34 5.66 38 30 sé.» 5.J5

1Ш 66.21 3.79 ЗГ.70 58.65 3.65

Традиционно специфика структуры и свойств интерметаллидов связывается со смешанным (промежуточным) типом связей элементов его образующими между тремя предельными (ковалентным, металлическим и ионным). Однако в подавляющем числе публикаций не приводится количественных данных по

значениям или соотношениям соответствующих компонент связи, или эти данные редки и противоречивы. В табл. 2 представлены обобщенные данные, характеризующие бинарные материалы, включая интерметалл иды с использованием различных методик оценки компонент взаимодействия в тонкой структуре материалов. Приведенные данные подтверждают эффективность и практическую значимость предложенной в работе методики, так как она более правильно оценивает структуру и свойства реальных материалов. Особо следует отметить, что в отличие от ранее полученных данных (по методике Полинга, не учитывающей См) установлено, что все интерметаллиды являются соединениями с тройным типом связи (ковалентно-ионно-металлическим). Поэтому ростом именно металлической компоненты связи (от 38.05 до 56.65%) в ряду приведенных интерметаллидов можно объяснить рост металлических свойств.

4.5. Величина электронной плотности и характер ее распределения в межьядерном пространстве бинарных соединений и ее влияние на длину, энергию и свойства материалов.

Проведен анализ влияния соотношения компонент связи в бинарных

соединениях р- и й элементов 12-16 группы периодической системы и

материалов на их основе, оксидов элементов 2 и 3 периодов 1-2 и 13-17 групп

периодической системы, в интерметаллических соединениях на примере

соединений магния с элементами 14-й группы периодической системы и др.

Влияние См связи на ее длину -Ь и энергию-Е (на примере интерметаллидов

(а)), и натвердость-Н (на примере оксидов (б)), представлено на рис. 3. длина!.,А энергияЕ,|Дж/моль твердость н, у.е.

♦ВеО

МдО

, СаО

ВоО1

„ „ нл Степень н1»талличности сн,м&

степень мегалпичност Си, %

а) б)

Рис 3 Влияние металлической компоненты связи на ее длину (Ь) и энергию (Е) в соединениях магния (а) и твердость (Н) в соединениях оксидов (б)

На примере изменения количества и соотношения двух или трех компонент связи в соединениях С, Ре и Ре3С (цементита) (табл. 3) показано, что с «

увеличением Ск и уменьшением См при переходе от железа к его карбиду происходит изменение уровня и характера локализации электронов в межъядерном пространстве, укорачивание длины связи и рост ее энергии, изменение тонкой структуры и свойств материала, рост твердости и хрупкости цементита по сравнению с «чистым» железом.

Разница в распределении электронной плотности (5) для связей Fe-Fe, С-С, Fe-C, Mg-C и Mg-Pb, представленная на рис. 4, вскрывает причины отличий структуры и свойств материалов (табл. 3) на их основе. Также она определяет перспективность подобных исследований для анализа диаграмм состояний (типа диаграмм «железо-углерод») в плане оценки тонкой структуры соединений, образующихся при фазовых превращениях и т.д.

Таблица 3

Соотношение компонент связи и его влияние на длину (L) и энергию (Е) связи и твердость (НВ) материалов на их основе, а также разделение материалов по классам электропроводности (ЭПр)

Соединение и связь Характеристики связи ик Е, кДж/мэль НВ ЭПр материала на основе связи

Ск,% См,% Си,%

Алмаз С-С 68,35 31,65 1,54 323,87 10000 Диэлектрик

Карбид железа Бе-С 48,71 37,99 13,30 1,85 291,14 (800 и выше) —

Железо Бе-Ре 44,02 55,98 2,52 84,46 35,68 -45,87 Проводник

Примечание: Для количественных значений, представленных в таблице были использованы значения %: для С - 2,702, Fe -1,740.

в межъядерном пространстве для связей* а) - Fe-Fe и С-С, б) - Fe-C, в) - Mg-C и Mg-Pb 4.6 Перспективные области практического использования развиваемых подходов в материалах, применяемых в машиностроении.

Отмечено практическое значение и перспективность применения результатов работы и развиваемых в ней подходов в машиностроении, электро-

и теплоэнергетике для оценки физико-механических свойств (например, диэлектрических и электропроводящих) металлических и неметаллических материалов, полупроводниковых материалов на основе гетерострукгур, эмиссионных свойств огнеупоров с целью интенсификации радиационного обмена в энерготехнологических агрегатах, создания интерметаллических сплавов и материалов для хранения водородного топлива, включая возможность усовершенствования системы «инжиниринг материалов» в рамках связи химического состава и строения материала с технологией его переработки и получения «гарантированных свойств и надежности» изделия и т.д.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Обоснована необходимость учета металлической компоненты связи в гетероядерном взаимодействии элементов тонкой структуры материалов на основе бинарных соединений, как дополнительного фактора, учитывающего специфику распределения электронной плотности в межъядерном пространстве и впервые показано ее влияние на длину и энергию связи, а также на соответствующие физико-механические свойства материалов, применяемых в машиностроении.

2. В рамках разработки способов и методик количественного учета металлической компоненты (в дополнение к ковалентной и ионной) гетероядерного взаимодействия в тонкой структуре материала получены следующие результаты:

- показана принципиальная возможность и перспективность оценки вклада Ск, См и Си (ковалентной, металлической и ионной компонент) в гетероядерные связи с использованием уравнения сферы и квантово-химической методики Хартри-Фока-Рутана (программа Gaussian 94W) с получением количественных значений компонент связи (включая металлическую) и определением положения веществ и материалов на их основе в единой системе как части объема шара в виде сектора.

- показана возможность практического использования электроотрицательности (ЭО) для оценки характера распределения электронной плотности в межъядерном пространстве структуры материала.

- разработана уточненная шкала электроотрицательности элементов Периодической системы, отличающаяся от известных отсутствием одинаковых значений ЭО для различных элементов.

- опираясь на суммарную волновую функцию обобществленных электронов, разработана методика оценки вклада 3-х компонент гетероядерной связи элементов тонкой структуры материалов с использованием ЭО, заключающаяся в последовательной оценке Ск, См и Си по известным ранее формулам (для определения Ск и См в гомоядерных связях и Ск и Си в гетероядерных связях), с последующим приведением их в относительные величины.

3. В рамках апробации развиваемых подходов, полученных методик и результатов оценки специфики гетероядерных связей (с учетом металлической компоненты) в некоторых бинарных соединений для характеристики тонкой

структуры и свойств материалов на их основе получены следующие основные результаты:

3.1. Анализ значений основных компонент связи в бинарных соединениях р-и d элементов 12-16 группы периодической системы позволил показать корреляцию между ними и подвижностью электронов, величиной ширины запрещенной зоны и объяснить возможность разделения исследуемых материалов через полученные характеристики на три основных группы: полупроводники, проводники и диэлектрики. Показано, что с уменьшением См в ряду InSb, GaSb, AlSb; InAs, GaAs, AlAs; InP, GaP, AIP; CdTe, CdSe, CdS увеличивается ширина запрещенной зоны и удельное электрическое сопротивление, уменьшается диэлектрическая проницаемость, плотность и увеличивается температура плавления.

3.2. Показано влияние соотношения 3-х компонент (включая металлическую) гетероядерного взаимодействия в ряду оксидов элементов 2 и 3 периодов 1-2 и 13-17 групп Периодической системы на характеристики связи элементов тонкой структуры материала (длина, энергия и т.д.), их структуру (координационное число и т.д.) и свойства (агрегатное состояние, природа оксидов и материалов на их основе).

3.3. Получено физико-химическое обоснование и прямой ответ на вопрос о причинах роста металлических свойств в ряду ИМС MgC2, M&Si, Mg2Ge, Mg2Sn, Mg2Pb, определяемый соответствующим увеличением См (в %) и симбатным уменьшением Ск и Си гетероядерных связей этих материалов.

4. Показано влияние металлической составляющей связи в железе, его карбиде, оксидах и других соединениях на свойства металлических и неметаллических материалов, являющихся основой для наиболее широко используемых в машиностроении конструкционных материалов. На примере изменения количества и соотношения двух или трех компонент связи в гомосоединениях углерода и железа и в гетеросоединении Fe3C (цементита) показано, что с увеличением Ск и уменьшением См при переходе от железа к его карбиду происходит изменение уровня и характера локализации электронов в межъядерном пространстве, укорачивание длины связи и рост ее энергии, изменение тонкой структуры и свойств материалов (рост твердости и хрупкости цементита по сравнению с «чистым» железом).

5. Полученные в работе результаты свидетельствуют о перспективности их практического использования для оценки структуры и свойств широко применяемых в машиностроении материалов на основе бинарных соединений: сталей, огнеупоров, электропроводящих и интерметаллических материалов т.д.

Основные результаты диссертации изложены в следующих публикациях:

1. Сироткин О.С., Трубачёва A.M., Глухов Д.В., Сироткин P.O. О возможности создания универсальной методики оценки соотношения основных компонент гомо- и гетероядерного химического взаимодействия Н Тез. докл. "Структура и динамика молекулярных систем", Т. 2.-Вып IX.-Уфа, 2002, с. 153.

16

925 5 84

2. Сироткин О.С., Трубачёва A.M., Глухов Д.В., Сироткин P.O. О возможности создания универсальной методики оценки со-------------

гомо- и гетероядерного химического взаимодеР

3. Сироткин О.С., Трубачёва A.M., Сиро-металлической компоненты в гетероядерных динамика молекулярных систем" - Вып X - Ка: 2003, с. 270.

4. Сироткин О.С., Трубачёва A.M., Макари развитии концепции электроотрицательности //

5. Сироткин О.С., Сироткин P.O., Трубачёвг Классические и квантовые подходы в создании

7 ез. докл. XVII Менделеевского Съезда по оби,-......^„„.«щип лимии, i. z. —

Казань, 21 -26 сентября 2003, с. 328.

6. Сироткин О.С., Трубачёва A.M., Сироткии P.O. О периодичности изменения соотношения компонент химической связи бинарных гетеросоединений магния с элементами периодической системы Д.И. Менделеева. // Циклы. Материалы шестой Межд. конф. Т.З. Северо-Кавказский гос. техн. ун-т, Ставрополь, 2004, 124-128с. www.stavedy.ru

7. Сироткин О.С., Сироткин P.O., Трубачёва A.M., Шибаев П.Б., Макарина С.Н. Современное материаловедение. Программа, методические указания и контрольные задания для студентов-заочников. Казань, КГЭУ, 2004,40 с.

8. Сироткин О.С., Трубачёва A.M. О влиянии степени металличности на характеристики связи и свойства некоторых интерметаллических соединений // Сб. ст. «Новые перспективные магериалы и 1ехнологии их получения (НПМ) -2004». Волгоград 20-23 сентября Т.П. с. 206 - 207.

9. Сироткин О.С., Сироткин P.O., Трубачёва A.M. О необходимости и варианте учета металлической компоненты в гетероядерных связях // Журнал неорганической химии, 2005, т.50, №1 с. 71 - 75.

10. Sirotkin O.S., Sirotkin R.O., Trubacheva A.M. On the Necessity and Procedure of Taking into Account the Metallic Component of a Heteronucltar Bond // Russian Journal of Inorganic Chemistry. 2005, Vol. 50. No. 1, pp. 67-71.

11. Трубачева A.M., Сироткин O.C. О соотношении компонент связи в проводниках, полупроводниках и диэлектрических материалах. //Успехи современного естествознания, 2005, №3. с. 50-51.

12. Сироткин О .С., Трубачева A.M., Сироткин P.O. Типы химической связи в проводниках, полупроводниках и диэлектрических материалах. // Методология и практика образования в свете развития знаний о природе и обществе. - Казань: КГПУ, 2005, с. 351-356.

13. Сироткин О.С., Трубачёва A.M., Сироткин P.O. О соотношении трех компонент химического гетероядерного взаимодействия некоторых интерметаллцдов.//Изв. ВУЗов.Химия и хим.технология 2005. т.48. вып.5. с. 14-16.

14. Трубачёва А.М, Сироткин О.С., Сироткин P.O. Тип химической связи и его влияние на электропроводящие свойства материалов на основе некоторых биядерных соединений. //Изв. ВУЗов. Проблемы энергетики. 2005, №3-4. с.1 05-109.

РНБ Русский фонд

2006-4 29800

Оглавление автор диссертации — кандидата технических наук Трубачева, Алиса Максимовна

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. (Литературный обзор). Общая характеристика структурной организации материала.

1.1. Уровни структурной организации материала.

1.2. Тонкая (электронно-ядерная) структура материала и ее характеристики.

1.2.1. Теории, описывающие тонкую структуру металлических и неметаллических материалов.

1.2.1.1. Зонная теория и другие теории, применяемые к характеристике структур и свойств материалов.

1.2.1.2. Квантово-химические теории валентных связей и молекулярных орбиталей.

1.2.1.3. Ионная теория.

1.2.2. Электроотрицательность элементов тонкой структуры материала

1.2.2.1. Разновидности шкал электроотрицательностей.

1.2.2.2. Практическое использование электроотрицательностей.

1.2.3. Характеристика смешанных (промежуточных) типов взаимодействия элементов тонкой структуры материала.

1.2.3.1. Металло - ковалентные связи.

1.2.3.2. Ионно-ковалентные связи.

Глава 2. Металлическая составляющая гетероядерного взаимодействия элементов тонкой структуры материала и перспективы ее практического использования.

2.1. Обоснование необходимости учета металлической составляющей в гетероядерном взаимодействии элементов тонкой структуры материала на основе бинарных соединений.

2.2. Определение перспективных направлений практического использования анализа соотношения металлической и других компонент межъядерного взаимодействия для характеристики химической связи, тонкой структуры и свойств химических соединений и материалов на ее основе.

Глава 3. Разработка способов и методик учета металлической компоненты (в дополнение к ковалентной и ионной) гетероядерного взаимодействия тонкой структуры материала.

3.1. Оценка компонент химической связи на основе квантово-химических подходов.

3.2. Разработка уточненной шкалы электроотрицательностей.

3.3. Оценка компонент химической связи на основе симбиоза классических и квантовых подходов.

Глава 4. Апробация полученных подходов, методик и результатов оценки особенностей гетероядерных связей в некоторых бинарных соединениях элементов для характеристики тонкой структуры и специфики свойств материалов на их основе.

4.1. Влияние соотношения 3-х компонент гетероядерного взаимодействия в ряду полупроводников р- и d элементов 12-16 группы периодической системы на свойства материалов на их основе.

4.2. Влияние соотношения 3-х компонент гетероядерного взаимодействия в ряду оксидов элементов 2 и 3 периодов 1-2 и 13-17 групп периодической системы на структуру и свойства материалов на их основе.

4.3. Влияние соотношения 3-х компонент гетероядерного взаимодействия в ряду галогеноводородов на структуру и свойства материалов на их основе.

4.4. Влияние соотношения 3-х компонент гетероядерного взаимодействия в ряду интерметаллидов на структуру и свойства материалов на их основе.

4.5. Величина электронной плотности и характер ее распределения в межъядерном пространстве бинарных соединений и ее влияние на длину и энергию связи, а также свойства материалов.

4.6. Перспективные области практического использования развиваемых подходов в материалах, применяемых в машиностроении.

Выводы.

Введение 2005 год, диссертация по машиностроению и машиноведению, Трубачева, Алиса Максимовна

Машиностроение является одной из наиболее материалоёмких отраслей промышленности, характеризуемой широкой (по количеству и разнообразию) номенклатурой, применяемых металлических и неметаллических изделий, где значимость прогнозирования структуры и конечных эксплуатационных свойств материала с целью обеспечения их надежности и долговечности является одним из основных условий его эффективного практического использования в конкретном устройстве или механизме. Материалы в машиностроении сегодня это прежде всего металлы, керамика и огнеупоры, органические и неорганические полимеры и композиционные материалы на их основе.

Актуальность исследования специфики структуры этих материалов с единых научных позиций и ее влияния на конечные свойства поэтому достаточно очевидна и является сегодня важнейшей проблемой теоретического и практического материаловедения.

В материаловедении традиционно рассмотрение внутренней организации материала начинают с анализа его «тонкой» структуры, описывающей расположение элементов в структуре кристалла и характер распределения между ними электронов. Сегодня различают тонкую (электронно-ядерную), нано-, микро-, мезо- и макроструктуру материала. При этом очевидно, что тонкая структура является базовой (исходной) для остальных вышеперечисленных и, следовательно, изучение уровня и характера распределения электронной плотности (локализации - делокализации обобществленных электронов) в межъядерном пространстве материала является важнейшей, актуальной и одновременно сложнейшей теоретической и практической задачей современного материаловедения. Это связано в первую очередь с тем, что при заданных термодинамических условиях именно специфика распределения электронной плотности между элементами тонкой структуры материала определяет длину и энергию связей между ними, а затем его класс, тип, группу (металл, неметалл), включая агрегатное состояние, тип кристаллической решетки и далее особенности его микро- и макроструктурной организации и соответствующих свойств.

Учитывая, что в машиностроении значительное число применяемых конструкционных, проводниковых, полупроводниковых, диэлектрических, керамических и огнеупорных материалов (оксиды кремния, алюминия и т.д.), интерметаллидов, включая отдельные фазы в сталях (типа цементита - Fe3C), построены на основе не одного, а двух и более элементов, в работе были рассмотрены материалы на основе бинарных соединений.

Анализ современного состояния взглядов отечественных и зарубежных авторов на специфику гетероядерных связей в металлических и неметаллических (ковалентных) веществах и материалах на их основе свидетельствует об отсутствии в настоящее время универсальных подходов и единой теории к их описанию. В результате на сегодня отсутствуют системные исследования по оценке влияния вклада каждой из 3-х компонент (ковалентной, металлической и ионной) химической связи на структуру и свойства гетероядерных соединений и материалов на их основе. В рамках предлагаемой работы развивается комплексный подход, сочетающий классические химические и физические квантово-механические подходы к моделированию гетероядерного взаимодействия элементов тонкой структуры материала, который должен позволить максимально точно оценивать общий характер изменения структуры и наиболее практически важных их физико-химических свойств и составить соответствующий банк данных.

Съезд Американского общества Материаловедов (MRS Fall Meeting) прошедший в ноябре-декабре 2000 года в Бостоне на котором «было представлено около 5000 докладов по самым разным вопросам физики, химии и технологии новых материалов» особую роль отвел функциональным материалам будущего, включая нано- и полупроводниковые материалы.

Главная роль отводилась исследованию тонкой структуры материала и ее влиянию на их свойства.

Настоящая работа выполнялась при поддержке Академии Наук Республики Татарстан в соответствии с проведением работ по гранту 20022004 г.г. «Оценка и прогнозирование структуры и свойств металлических и неметаллических соединений в рамках единой модели химических связей» (проект № 07-7.1-161 / 2002-2004 (Ф)).

Исходя из вышесказанного, в настоящей работе поставлена следующая цель: выявление особенностей гетероядерного взаимодействия элементов тонкой структуры широко применяемых в машиностроении материалов на основе бинарных соединений, с учетом металлической составляющей связи и оценки влияния последней на свойства соответствующих материалов, включая:

1. Обоснование необходимости учета металлической компоненты связи в гетероядерном взаимодействии элементов тонкой структуры материала и определение перспективных направлений практического использования в материаловедении результатов, полученных на основе развиваемых подходов.

2. Разработку соответствующих методик учета и количественной оценки металлической компоненты (в дополнение к ковалентной и ионной) гетероядерного взаимодействия элементов в тонкой структуре материала.

3. Апробацию разработанных подходов, методик и полученных результатов исследования особенностей гетероядерных связей в некоторых бинарных соединениях элементов для характеристики тонкой структуры и специфики свойств материалов на их основе, имеющих важное значение в промышленности и энергомашиностроении.

Поставленные в работе задачи по углубленному исследованию влияния тонкой структуры материала на его свойства отвечает современным тенденциям в развитии материаловедения [1].

Научная новизна работы состоит в том, что в ней на примере ряда бинарных соединений обоснована необходимость учета металлической компоненты в гетероядерном взаимодействии элементов тонкой структуры материала (с разработкой соответствующих количественных методик ее оценки), как дополнительного фактора учитывающего специфику распределения электронной плотности в межъядерном пространстве бинарных соединений и впервые показано ее влияние на характеристики связей и соответствующие физико-механические свойства материалов на их основе, применяемых в машиностроении.

Практическая ценность работы. Опираясь на единую модель связи элементов тонкой структуры материала, учитывающую металлическую компоненту, разработаны соответствующие методики ее количественной оценки, которые позволили объяснить и уточнить структуру и свойства ряда известных бинарных соединений и материалов, включая: полупроводники на основе р- и d-элементов периодической системы, оксиды элементов 2-го и 3-го периодов периодической системы, галогеноводороды; сульфиды индия, цинка и свинца; карбиды железа, кобальта, никеля, титана; соединения магния с элементами 13 группы периодической системы, включая интерметаллиды и т.д.

Впервые получено физико-химическое обоснование и прямой ответ на вопрос о причинах роста металлических свойств в ряду интерметаллических соединений MgC2, Mg2Si, Mg2Ge, Mg2Sn, Mg2Pb, определяемого соответствующим увеличением степени металличности (в %), уменьшением степеней ковалентности и ионности гетероядерных связей этих соединений.

Показан общий характер влияния степеней ковалентности, металличности и ионности на длину и энергию гетероядерных связей и свойства бинарных соединений и материалов на их основе.

Совокупность полученных данных позволяет говорить о перспективности разрабатываемых методик и подходов для оценки характеристик гетероядерных связей в бинарных и других соединениях для изучения особенностей структуры и свойств новых металлических и неметаллических материалов на их основе.

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, выводов, списка использованной литературы и приложений. Во введении обосновывается актуальность выбранной темы для исследования, отмечается научная новизна диссертационной работы, сформулированы положения, выносимые на защиту.

Заключение диссертация на тему "Металличность в гетероядерном взаимодействии элементов тонкой структуры материалов на основе бинарных соединений и их свойства"

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Обоснована необходимость учета металлической компоненты связи в гетероядерном взаимодействии элементов тонкой структуры материалов на основе бинарных соединений, как дополнительного фактора, учитывающего специфику распределения электронной плотности в межъядерном пространстве и впервые показано ее влияние на длину и энергию связи, а также на соответствующие физико-механические свойства материалов, применяемых в машиностроении.

2. В рамках разработки способов и методик количественного учета металлической компоненты (в дополнение к ковалентной и ионной) гетероядерного взаимодействия в тонкой структуре материала получены следующие результаты:

- показана принципиальная возможность и перспективность оценки вклада Ск, См и Си (ковалентной, металлической и ионной компонент) в гетероядерные связи с использованием уравнения сферы и квантово-химической методики Хартри-Фока-Рутана (программа Gaussian 94W) с получением количественных значений компонент связи (включая металлическую) и определением положения веществ и материалов на их основе в единой системе как части объема шара в виде сектора. показана возможность практического использования электроотрицательности (ЭО) для оценки характера распределения электронной плотности в межъядерном пространстве структуры материала.

- разработана уточненная шкала электроотрицательности элементов Периодической системы, отличающаяся от известных отсутствием одинаковых значений ЭО для различных элементов.

- опираясь на суммарную волновую функцию обобществленных электронов, разработана методика оценки вклада 3-х компонент гетероядерной связи элементов тонкой структуры материалов с использованием ЭО, заключающаяся в последовательной оценке Ск, См и Си по известным ранее формулам (для определения Ск и См в гомоядерных связях и Ск и Си в гетероядерных связях), с последующим приведением их в относительные величины.

3. В рамках апробации развиваемых подходов, полученных методик и результатов оценки специфики гетероядерных связей (с учетом металлической компоненты) в некоторых бинарных соединений для характеристики тонкой структуры и свойств материалов на их основе получены следующие основные результаты:

3.1. Анализ значений основных компонент связи в бинарных соединениях р- и d элементов 12-16 группы периодической системы позволил показать корреляцию между ними и подвижностью электронов, величиной ширины запрещенной зоны и объяснить возможность разделения исследуемых материалов через полученные характеристики на три основных группы: полупроводники, проводники и диэлектрики. Показано, что с уменьшением См в ряду InSb, GaSb, AlSb; InAs, GaAs, AlAs; InP, GaP, A1P; CdTe, CdSe, CdS увеличивается ширина запрещенной зоны и удельное электрическое сопротивление, уменьшается диэлектрическая проницаемость, плотность и увеличивается температура плавления.

3.2. Показано влияние соотношения 3-х компонент (включая металлическую) гетероядерного взаимодействия в ряду оксидов элементов 2 и 3 периодов 1-2 и 13-17 групп Периодической системы на характеристики связи элементов тонкой структуры материала (длина, энергия и т.д.), их структуру (координационное число и т.д.) и свойства (агрегатное состояние, природа оксидов и материалов на их основе).

3.3. Получено физико-химическое обоснование и прямой ответ на вопрос о причинах роста металлических свойств в ряду ИМС MgC2, MgiSi, Mg2Ge, Mg2Sn, Mg2Pb, определяемый соответствующим увеличением См (в %) и симбатным уменьшением Ск и Си гетероядерных связей этих материалов.

4. Показано влияние металлической составляющей связи в железе, его карбиде, оксидах и других соединениях на свойства металлических и неметаллических материалов, являющихся основой для наиболее широко используемых в машиностроении конструкционных материалов. На примере изменения количества и соотношения двух или трех компонент связи в гомосоединениях углерода и железа и в гетеросоединении Fe3C (цементита) показано, что с увеличением Ск и уменьшением См при переходе от железа к его карбиду происходит изменение уровня и характера локализации электронов в межъядерном пространстве, укорачивание длины связи и рост ее энергии, изменение тонкой структуры и свойств материалов (рост твердости и хрупкости цементита по сравнению с «чистым» железом).

5. Полученные в работе результаты свидетельствуют о перспективности их практического использования для оценки структуры и свойств широко применяемых в машиностроении материалов на основе бинарных соединений: сталей, огнеупоров, электропроводящих и интерметаллических материалов т.д.

Библиография Трубачева, Алиса Максимовна, диссертация по теме Материаловедение (по отраслям)

1. Ведущие направления по созданию функциональных материалов (итоги осеннего съезда американского общества материаловедов MRS 200 Fall Meeting) // Неорганические материалы. 2001. т. 37. №7. С. 893 - 896.

2. Зоркий П.М. Структурная химия на рубеже веков // Российский химический журнал. 2001. т. XLV. № 2. С 3-10.

3. Зоркий П.М., Ланшина Л.В., Кораблева Е.Ю. Понятие структуры в современной химии. I. Уровни и аспекты моделирования и описания. // Журнал структурной химии. 1994. т 35. № 2. С. 121 126.

4. Зоркий П.М. Симметрия молекул и кристаллических структур. М.: Изд-во Московского ун-та, 1986. 232 с.

5. Зоркий П.М. История и методология естественных наук. Вып. XXXV. Философские проблемы химии. М.: Изд-во Московского ун-та, 1988. С.22-37.

6. Валуев А.А., Норман Г.Э., Подлипчук В.Ю.//Математическое моделирование. Физико-химические свойства вещества. М.: Наука, 1989.С.5-40.

7. Зоркий П.М. Понятие структуры в современной химии. II Структурное многообразие конденсированных фаз. Обобщенная кристаллохимия // Журнал структурной химии. 1994. т. 35. № 3, С. 100- 102

8. Зоркий П.М. Критический взгляд на основные понятия химии. // Российский химический журнал. 1996. т XL, № 3. С 5-25.

9. Бакунов B.C., Беляков А.В. К вопросу об анализе структуры керамики // Неорганические материалы, 1996, т 32 № 2, С. 243-248

10. Ю.Стрелов К.К. Структура и свойство огнеупоров. М.: Металлургия, 1972216с

11. Долгоносов В.М. Метод описания локальной структуры жидкости. // Журнал структурной химии. 1984. т.25. №1. С. 76 81.

12. Белоконева Е.Л. Электронная плотность и традиционная структурная химия силикатов // Успехи химии. 1999. т. 68. № 4. С. 331 348

13. Материаловедение / Арзамасов Б.Н., Макарова В.И., Мухин Г.Г. и др. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2001, 648.

14. Лахтин Ю.М., Леонтьева В.П. Материаловедение. М.: Машиностроение, 1990. 528с.

15. Колесов С.Н., Колесов И.С. Материаловедение и технология конструкционных материалов. М.: Высшая школа, 2004, 519 с.

16. Сироткин О.С. Начала единой химии. Казань: Фэн, 2003. 252 с

17. Pauling L. The nature of chemical bond and the structure of molecules and crystals. An Introduction to modern Snructural Chemistry. By Linus Pauling 3rd ed. N.Y. London: Cornell Univ. Press Oxford Univ. Press, 1960. 450 p

18. Сироткин О.С. Структура и свойства безуглеродных гомо- и гетерополимеров // Пластические массы. 1987. №6. С. 28 30

19. Pearson W.B. // Treatise on Solid State Chemistry. The chemical structure of solids. N.J., L. Plenum Press, 1973. V. 1. P. 115

20. Григорович B.K. Металлическая связь и структура металлов. М.: Наука, 1988.296 с.

21. Mooser Е., Pearson W.B. //Prog. Semicond. 1960 V. 5 P. 103

22. Ионов С.П., Севастьянов Д.В. Относительный химический потенциал и структурно-термохимическая модель металлической связи. // Журналнеорганической химии. 1994. т. 39. № 12. С. 2061 2067.

23. Hulliger F., Mooser Е., //Prog. Solid State Chem. 1965 V. 2 P. 330

24. Марусин Е.П., Печарская A.O. Модель межатомных взаимодействий в структурах интерметаллических соединений // Журнал физической химии. 1992. т. 66. № 1. С. 37-45.

25. Минкин В.И., Симкин Б.Я., Миняев P.M. Теория строения молекулэлектронные оболочки). М.: Высш. Шк, 1979. 407 с.

26. Poling L., Wilson Е.В., Jr Introduction to Quantum Mechanics with Application to Chemistry. Dover Publications. NY, 1985. 452 p

27. Atkins P.W., Molecular Quantum Mechanics. Oxford Univ. Press, Oxford 1990. 224 p.

28. Pople J.A., Beveridge D.L. Approximate Molecular Orbital Theory. McGrawI-Hill Book Company, NY, 1970. 276 p.

29. Lowe J.P. Quantum Chemistry. Academic Press, Inc., Harcourt Brace & Company Publishers, Boston, 1993. 132 p

30. Hehre W.J., Radom L., Schleyer P.v.R., Pople J.A. Ab initio Molecular Orbital Theory. J. Wiley & Sons, NY, 1986, 127 p

31. Pople J.A., Hehre W.J. Foundation of Molecular Orbital Theory. Lecture Manuscript. Irvine, 1988. 233 p

32. Жидомиров Г.М., Багатурьянц A.A., Абронин И.А. Прикладная квантовая химия. М.: Химия, 1979. 201 с.

33. Квантовохимические методы расчёта молекул / под ред Ю.А. Устынкжа. -М.: Химия, 1980, 112 с.

34. Levine I.N. Quantum Chemistry. Prentice Hall, Inc., New Jersey, 1991. 401 c.

35. Степанов Н.Ф., Пупышев В.И. Квантовая механика молекул и квантовая химия. М: Изд. МГУ, 1991. 457 с.

36. Zerner М., in: Reviews in Computational Chemistry II / K.B. Lipko-witz, D.B. Boyd, Eds. VCH Publishers, NY, 1991. 222 p.

37. HyperChem. Computational Chemistry. Hypercube, Inc., 1994. 254 p.

38. H.JI. Глинка. Общая химия. Изд-во «Химия», M-JI, 1964. 688 с. 39.Эмсли. Элементы: /Перевод с англ. Е.А. Краснушкиной. М.: Мир, 1993.256а

39. Сандерсон Р.Т. Принципы ЭО. Перевод из J. Chem. Educ., 1988. V. 65. Часть 1. Общая характеристика // Журнал неорганической химии. 1992. т 37. №.7 С. 1666- 1678.

40. Урусов B.C. Концепция орбитальных электроотрицательностей и её место в энергетической кристаллохимии // Журнал структурной химии. 1994. т. 35. №1. С. 50-63

41. А.Е. Щавлев, А.Н. Панкратов Электроотрицательность, индуктивные и мезомерные параметры атомных групп: полуэмпирическая квантово-химическая оценка.//Журнал структурной химии. 1999. т.40. №6. С. 1059-1066

42. Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия. М.: Высш. Шк, 1981. 769 с. 44.Черкасов А.Р., Галкин В.И., Зуева Е.М., Черкасов Р.А. Концепция электроотрицательности. Современное состояние проблемы. // Успехи химии. 1998. т 67. № 5. С. 423-441

43. Зуева Е.М., Галкин В.И., Черкасов А.Р., Черкасов Р.А. Концепция групповой электроотрицательности в теории химического строения молекулы и квантовой химии. // Российский химический журнал. 1999, т XLIII. № 1.С. 39-49

44. Бацанов С.С. Электроотрицательность элементов и химическая связь. -Новосибирск: Изд-во Сибирского отделения АН СССР, 1962.-196 с.

45. М. Haissinsky Relation between the electronegativities and the stretching frequency // J. Amer. Chem. Soc. 1949. v. 67. P. 467.

46. HagginsM. The electronegativities and the structure//J. Amer. Chem. Soc. 1952. v. 54. P. 3570.

47. T. Liu The theorie of the electronegativities // Phys. Rev. 1930. v. 36. P. 57

48. Gordy W. Electronegativities and the structure of atoms // J. Chem. Phys. 1946. v. 14 P. 305-307.

49. Pritcard H. Skinner H. The concept of electronegativities // Chem. Rev. 1955. v.55, №4. P. 745-786.52,Оллред А., Рохов E.B. Взаимосвязь электроотрицательности и строения элементов. // Журнал неорганической химии. 1958. т. 5, № 6. С. 264

50. A. L. ALLRED* and Е. G. ROCHOW // J. Inorg. Nucl. Chem. 1958. Vol. 5. №1. P. 264

51. Bell J. Heister J. Tannenbaum H. Goldensen A liner phospory absorption relationship//J. Amer. Chem. Soc. 1954. v. 76 P. 5185-5189.

52. Sheppard N. The inferred spectra of organic compounds // Trans. Faraday Soc. 1995. v. 51. P 1465- 1468

53. Bellamy L. Sensitive vibration frequencies // J. Chem. Soc. 1955. v.77 P.4221-4227.m

54. Яковлев В.М. Новый метод оценки электроотрицательности элементов // Журнал неорганической химии. 2002. т.47. №10. С. 1644 1646

55. Бацанов С.С. Электроотрицательности кристаллических металлов // Неорганические материалы. 2001. т. 37. № 1. С 30-37.

56. Бацанов С.С. Зависимость ковалентных радиусов от степени окисления атомов // Журнал неорганической химии. 2002. т 47. №7. С. 1112 1114

57. Бацанов С.С. Новая шкала электроотрицательностей элементов // Известия АН СССР. Серия химическая. 1993. № 1. С. 32 37.

58. Бацанов С.С. Структурная химия. Факты и зависимости. М.: Диалог-МГУ, 2000. С.292

59. Pauling L. // J. Am. Chem. Soc. 1932. V. 54. P. 3570

60. Allred A L., Rochow E.G. // J. Inorg. Nucl. Chem., 5, 204 (1952)

61. Gordy W. // Phys. Rev., 69, 604 (1946)

62. Mande C., Deshmukh P., Deshmukh P. // J. Phys., B10, 2293 (1977)

63. Мартынов A.H., Бацанов С.С. Новый подход к определению ЭО атомов // Журнал неорганической химии. 1980. т. 25. № 12. С. 3171 -3175

64. Ворошилов Ю.В., Семрад Е.Е. Электроотрицательность и химическая связь в сложных галогенидах// Неорганические материалы. 1983. т 19. № 6 С. 870 874.

65. Бацанов С.С. Полярная компонента энергии атомизации и электроотрицательности атомов в кристаллах // Неорганические материалы. 1990. т 26. №4. С. 679-682.Ф

66. Бацанов С.С. Термохимические электроотрицательности металлов // Журнал физической химии. 2000. т 74, № 2. С. 331 334.

67. Бацанов С.С. Молекулярные рефракции кристаллических неорганических соединений // Журнал неорганической химии. 2004. т49. №4. С. 617-625.

68. Mulliken R. // J. Chem. Phys. 1934. V. 2 P. 782

69. Mooser E., Pearson W.B. //Phys. Rev. 1956 V. 101 P. 160

70. E. Mooser, W.B. Pearson The chemical bond in Semiconductors // J. Electronics. 1956. Vol 1. №6. P. 629 -645

71. Годовиков A.A. Орбитальные радиусы и свойства элементов. Новосибирск: Наука, 1977. С. 156

72. Годовиков А.А. Кристаллохимия простых веществ. Новосибирск: Наука, 1979. С. 182

73. Годовиков А.А. Периодическая система Д.И. Менделеева и силовые характеристики элементов. Новосибирск: Наука, 1981. С. 94

74. Pearson W.B., Villars P. //J. Less-Common Met. 1984. V. 97. P. 119, 133

75. Phillips J.C. // Helvetica Phys. Acta. 1985 V. 58. P. 209

76. Годовиков А.А. Использование электроотрицательностей при систематике минералов и неорганических веществ // Журнал неорганической химии. 1993. т38. №9. С. 1468-1482

77. Л. Полинг. Природа химической связи. М.: Госхимиздат, 1947. 417 с.

78. Милюков Е.М. Зависимость положения длинноволновой границы пропускания кристаллов галогенидов от типа химической связи. // Неорганические материалы. 1991. т. 27. №12. С. 2680-2682

79. Фесенко Е.Г. Семейство перовскита и сегноэлектриичество. М.: Атомиздат, 1972. 247 с

80. Резниченко Л.А., Разумовская О.Н., Шилкина Л.А., Дергунова Н.В. О связи температуры Кюри с кристаллохимическими характеристиками ионов, входящих в Bi-содержащие соединения. // Неорганические материалы. 1996. т. 32. №4. С. 474-481.

81. Медведева Н.И. Ивановский А.Л. Электронная структура и химическая связь в гексагональных (D46h) силикокарбидах титана, циркония и ванадия // Журнал неорганической химии. 1998. т 43. №3. С. 462 468

82. Pauling L. The Nature of Chemical Bond. L.: Hilford Oxford, 1965. 450 p.

83. Поляков E.B., Плетнев P.H., Фотиев А.А., Рождественсткий Ф.А., Швейкин Г.П. Зависимость температуры перехода в сверхпроводящее состояние от степени металличности химических связей. // Журнал неорганической химии. 1991. т 36. №5. С. 1096 1098.

84. Урусов B.C. Энергетическая кристаллохимия. М.: Наука, 1975. 335 с.

85. Г.М. Кузьмичева. Правила Полинга и сверхпроводимость // Журнал неорганической химии. 1993. т. 38. № 5. с. 741 745

86. Суворов Б.А. О влиянии электроотрицательности заместителя в соединениях ряда CORiR2 (Ri = F, CI, Br) на полярность карбонильной связи // Журнал физической химии. 2003. т. 77. № 7. С. 1222 1226

87. Канчиев З.И., Милюков Е.М. О корреляции кристаллохимических и оптических свойств кристаллов галогенидов щелочных металлов. // Изв. АН СССР. Неорганические материалы. 1989. т. 25. №1. С. 170-172

88. Лопатин С.С., Аверьянова Л.Н., Беляев И.Н. Влияние ионных радиусов и электроотрицательностей атомов на тип кристаллической структуры соединений состава А2В2О7 // Журнал неорганической химии. 1985. т. 30. №4. С. 867-872

89. Shannon R.D. // Acta crystallogr., 1976, v A32, p. 751

90. А.А. Войтюк, А.А. Близнюк Квантово-химическое исследование влияния ЭО заместителей на РСП производных // Журнал структурной химии. 1986. т. 27. №3. С. 25-30

91. В.Т. Варламов Энергии диссоциации связей N-H и О-Н в 4-гидроксидифениламине и образующихся из него феноксильном и аминильном радикалах // Известия Академии Наук. Серия химическая. 2004. №2. С. 293-299

92. М.И. Трофимов, Е.А. Смоленский Описание зависимости «электроотрицательность молекул данные ЯМРО» в рамках индексного подхода // Известия Академии Наук. Серия химическая. 2000. № 3. С.401-406

93. Гусейнов И.И. и др. Объединенная аналитическая формула для двухцентровых кулоновских и гибридных интегралов в молекулярной системе координат//Журнал структурной химии. 1989. т. 30. № 1. С. 160-161

94. Бацанов С.С. Новый метод оценки полярностей химических связей// Известия Академии Наук. Серия химическая, 1989. № 12. С. 2701 2704

95. А.В. Соколов Схема ЭО для реакций радикального присоединения к винильным мономерам// Известия Академии Наук. Серия химическая. 1992. № ю. С. 2238 2244

96. Д.Н. Кравцов и др. Влияние заместителей на ЭО группировок ArSi АгзБп: сопоставление результатов ab-initio кватово-химических расчетов и данными ЯМР19А для соединений АгзМ(2СбНбР-4 // Известия Академии Наук. Серия химическая. 1995. № Ю. С. 1921 1924

97. Суханов В.Д. Приближенный расчет энергии межатомного взаимодействия в бинарных сплавах. // Неорганические материалы. 1996. т. 32. №4. С. 508-512

98. С.П. Ионов, Н.Т. Кузнецов Определение относительного химического потенциала атомов посредством функции распределения энергии связи от равновесного межъядерного расстояния // Журнал неорганической химии. 2003. т. 48. № 1.С. 97-104

99. С.С. Бацанов Атомные радиусы элементов // Журнал неорганической химии. 1991. т.36. №12. С. 3015 3037

100. Бацанов С.С. Ван-дер-Ваальсовы радиусы элементов // Неорганические материалы. 2001. т. 37. № 9. С. 1031 1046

101. Некрасов Б.В. Курс общей химии. М.: Госхимиздат, 1962. 976 с.

102. Карапетьянц М.Х., Дракин С.И. Строение вещества. М.: Высш. Шк, 1978. 308 с.

103. Павлов Н.Н. Теоретические основы общей химии. М.: Высш. Шк, 1978.304 с.

104. Новиков Г.И. Основы общей химии. М.: Высш. Шк, 1988. 431 с

105. Локализация и делокализация в квантовой химии: Атомы и молекулы в основном состоянии / Ред. Шальве. Перевод с англ. Е.В. Борисова; Под ред. Г.М. Жидомирова. М.: Мир, 1978. 411 с.

106. Сироткин О.С. Основы полимерообразования. Казань: КГТУ, 1995. 95с.

107. Сироткин О.С. Основы физикохимии неорганических (безуглеродных) полимеров Казань: КХТИ, 1990. 52 с.

108. Сироткин О.С., Глухов Д.В., Назмутдинов P.P. Квантово -механическая оценка металлической составляющей гомоядерногохимического взаимодействия // Известия ВУЗов. Химия и хим. технология. 2004. т. 49. №8. С. 149- 154

109. Сироткин P.O., Сироткин О.С., Архиреев В.П. О характеристике углерод углеродных связей в различных по структуре и свойствам карбоцепных полимерах // Изв. ВУЗов. Химия и хим. технология. 1997. т. 40. №1. с 541.

110. Сироткин О.С. Химия на пороге XXI века (О месте химии в современном мире, индивидуальности и единстве её фундаментальных начал). Казань: КГТУ, 1998. 120 с.

111. Сироткин О.С. Единство и различие химических связей и соединений // Изв. ВУЗов. Химия и хим. технология. 1997. т. 40. №5. С. 13 16.

112. Поротников Н.В. Силовые постоянные связей металл кислород в оксидах. //Журнал неорганической химии. 1993. т. 38. №10. С.1708 - 1716

113. И.Р. Шеин, А.Л. Ивановский. Электронное строение Mg3AsN, Mg3SbN, Sc3AlC, Sc3SnC и Ni3MgC со структурой антиперовскита // Журнал неорганической химии. 2003. т. 48. №5. С. 801 809

114. Белащенко Д.К. Некристаллические модели системы В20з СаО // Неорганические материалы. 1998. т. 34. № 3. С. 335-340.

115. Белащенко Д.К. Компьютерное исследование жидких оксидов системы СаО W03// Неорганические материалы. 1996. т. 32. № 3. с. 372-377.

116. Белащенко Д.К. Компьютерное исследование электропроводности расплавов системы СаО S1O2// Неорганические материалы. 1996. т. 32. № 2. С. 180-184.

117. Белащенко Д.К. Компьютерное исследование структуры, самодиффузии и электропроводности жидкого CaF2 // Неорганические материалы. 1996. т. 32. № 3. С. 350-355.

118. Белащенко Д.К., Островский О.И. Компьютерное моделирование малых кластеров некристаллического кремнезема // Неорганические материалы. 2002. т. 38. № 9. С. 1091-1096.

119. Белащенко Д.К., Островский О.И. Компьютерное моделирование некристаллических оксидов системы Р2О5 с ионно-ковалентной связью. // Неорганические материалы. 2002. т. 38. № 1. С 58-66.

120. Белащенко Д.К., Островский О.И. Компьютерное моделирование некристаллических оксидов системы CaO-P2Os с ионно-ковалентной связью. // Неорганические материалы. 2002. т. 38. № 2. С. 196-203.

121. Белащенко Д.К., Островский О.И. Компьютерное моделирование некристаллических оксидов системы Si02 — СаО — FeO с ионно-ковалентной связью. // Неорганические материалы. 2002. т. 38. № 8. С. 958-963.

122. Белащенко Д.К. Компьютерное исследование растворов кислорода в в Fe203 Н Неорганические материалы. 1993. т. 29. №1. С. 70 74

123. Белащенко Д.К. Построение моделей жидкого кремния при давлениях до 23 ГПа по дифракционным данным // Неорганические материалы. 2003. т. 39. №5. С. 555-559

124. Белащенко Д.К., Сапожников С.Ю. Компьютерное моделирование структуры, термодинамических свойств и механизма переноса ионов в криолит-глиноземных расплавах // Журнал физической химии. 1997. т. 42. № 6. С. 1036- 1040

125. Белащенко Д.К. Компьютерное моделирование расплавов и стекол CaF2-Si02 // Неорганические материалы. 1995. т. 31. № 2. С. 230-236

126. Белащенко Д.К. Компьютерное моделирование структуры и свойств некристаллических оксидов // Успехи химии. 1997. т. 66. №9, С. 811 844

127. Белащенко Д.К., Островский О.И Компьютерное моделирование структуры жидких хлоридов щелочно-земельных металлов по дифракционным данным. // Журнал физической химии. 2003. т. 77. № 12. С. 2188-2199.

128. Белащенко Д.К. Компьютерное исследование структуры и свойств некристаллических оксидов гомологического ряда Ме02 Н Журнал физической химии. 1993. т. 67. №7. С. 1330 1337

129. Белащенко Д.К. Компьютерное исследование некристаллических оксидов Ме205 // Журнал физической химии. 1994. т. 68. №8. С. 1171 1178

130. Белащенко Д.К. Компьютерное моделирование некристаллических простых оксидов // Неорганические материалы. 1992. т. 28. №8. С.1672 1681

131. Белащенко Д.К. Компьютерное моделирование структуры и свойств некристаллических оксидов Ме20 // Журнал физической химии. 1994. т.68. №8. С. 1390- 1396

132. Белащенко Д.К. Теоретическое исследование некристаллических оксидов гомологического ряда МО // Неорганические материалы. 1993. т. 29. №7. С. 941 -948

133. Белащенко Д.К. Моделирование оксидов системы СаО Fe203 // Неорганические материалы. 1993. т. 29. №7- С. 961 - 966

134. Белащенко Д.К., Федько А.Д. Компьютерное исследование структуры и свойств оксидов системы В20з Si02 // Неорганические материалы. 1992. т. 28. №8. С. 1682-1689

135. Белащенко Д.К. Компьютерное исследование структуры и термодинамических свойств некристаллических оксидов системы Ре20з -SiOill Неорганические материалы. 1992. т. 28. №10-11. С.2156-2165

136. Зюбин А.С., Дембовский С.А. Квантово-химическое моделирование свойств структурных фрагментов непрерывной неупорядоченной сетки в стеклообразном Р205 // Журнал неорганической химии. 2000. т. 45. №4. С. 630-636

137. Терентьев А.В. Концепция полярности химической связи как относительной разности электроотрицательности атомов // Журнал структурной химии. 1993. т. 34. № 5. С. 181-183

138. Некрасов Б.В. Ионный характер связи // Журнал органической химии. 1946. т 16. №41. С. 1797

139. В.П. Саныгин. Энергетическая кристаллохимия Rba2Cu30x (R Y, La, ., Lu) // Неорганические материалы. 1993. т. 29. №6. С.799-803

140. Цеханский Р.С. Оценка ионного характера связи Me X (Me = Li - Cs, X=F-I,OH, Н)в паровой фазе галогенидов, гидридов и гидроксидов. // Журнал неорганической химии. 1983. т. 19. №4. С. 837 - 839

141. Шубин А.Б. О расчете ионности связи по термохимическим данным // Журнал структурной химии. 1990. т.31. №2. С. 34 40

142. Зайнулин ЮГ., Дьячкова Т.В., Ивановский A.JL, Алямовский С.Н. Концентрационная зависимость изменения структурных вакансий и особенности взаимодействий в оксонитриде ванадия. // Журнал неорганической химии. 1984. т. 20. №.5. С. 1145 1148.

143. Л.Д. Дудкин и другие. Особенности кристаллохимического строения тройных соединений MVIIIMnSn(Sb) структурного типа MgAgAs. // Неорганические материалы. 1993. т.29. №3. С.319-321

144. Заячковский М.П. и другие Магнитная восприимчивость и химическая связь в соединениях типа AgBVS2 // Неорганические материалы. 1980. т. 18. №7. С. 1172-1174

145. Никифоров Л.Г. и Шувалов В.В. Взаимосвязь степени ионности химических связей с термодинамическими и структурными характеристиками кристаллов // Журнал физической химии. 1997. т.70. №6, С. 1658-1660

146. Цхай В.А., Гельд П.В. Влияние экранирования связей М М на структурно - вакансионные и фазовые характеристики нитридов металлов IV и VA подгрупп // Неорганические материалы. 1989. т.25. № 5. С. 758-762

147. Сладков И.Б. Простой способ оценки полярности молекулярных жидкостей // Журнал физической химии. 1987. т.60. №2. С.409 413

148. В.П. Глыбин, И.М. Жарский О характере связи в оксогалогенидах трехвалентных металлов // Журнал неорганической химии. 1980. т.15. №2. С. 313-317

149. Полыгалов Ю.И. Поплавной А.С. Электронная плотность и химическая связь в тетрагональных кристаллах А2В52: CdAs2 // Журнал структурной химии. 1993. т.34. №5. С.47 51

150. Цеханский Р.С. и другие Влияние sp-состояния лития на энергию связи Li ВО2 // Журнал неорганической химии. 1986. т.22. №6. С. 1578- 1580.

151. Pauling L. The Nature of Chemical Bond. N.Y., Intaca: Cornel Univ. Press, 1960. 644 p.

152. Бацанов С.С. Об изменении полярности связи атомов при изменении их валентности // Журнал неорганической химии. 2002. т 47. №5. С.751 753

153. Тарасов В.В. Проблемы физики стекла. М.: Стройздат, 1979. 256 с.

154. В.И Муравьев. К характеристике делокализации связей металл-лиганд в тетрагональных комплексах двухвалентной меди по спектрам ЭПР // Журнал структурной химии. 1986. т.26. №3. С. 56 60.

155. Н.В. Чежин, М.В. Кузьмич. Состояние атомов и межатомных взаимодействия в сложных перовскитоподобных оксидах. Магнитное разбавление в системе La0.67Ba0.33MnO3 LaA103. // Журнал органической химии. 2004. т.74 № 4. С. 535 - 537.

156. Бурлакина Г.В. и др. О ковалентном характере связи Me Hal в трехядерных карбонилгалогенидах осмия // Известия Академии Наук. Серия химическая. 1990. №2. С.459 -461

157. Борисов Ю.А. Энергетическая оценка полярности связи // Известия Академии Наук. Серия химическая. 1982. №10, С.2401 2402

158. Гашимзаде Ф.М., Гусейнова Д.А. Ионность, поперечный заряд и диэлектрическая проницаемость слоистых кристаллов A1VBVI // Неорганические материалы. 1996. т.32. №9. С. 1092-1096

159. Гагарин С.Г. и др. Квантово-химические исследования электронной структуры а-А120з и особенности химической связи А1-0 // Журнал структурной химии. 1990. т.31. №2. С. 24 33

160. Кирсанов В.В. и другие Кристаллические потенциалы, анизотропия рентгеновских поляризационных спектров и ионность химических связей в V205 // Журнал неорганической химии. 1984. т.20. №4. С. 846 852

161. Ивановский A.JI. Тройные карбиды и нитриды на основе переходных металлов и элементов IIIB и IVB подгрупп: электронное строение и химическая связь // Успехи химии. 1995. т.64. №6. С.499 518

162. Ю.Н. Журавлев, А.С. Поплавной. Роль подрешеток в формировании химической связи ионно-молекулярных кристаллов // Журнал структурной химии. 2001. т.42. №6. С. 1056- 1063

163. Ю.Н. Журавлев, А.С. Поплавной. Метод подрешеток в теории химической связи кристалла доломита // Журнал структурной химии. 2003. т.44. №3. С.553 554

164. Макурин Ю.Н., Софронов А.А., Кийко B.C., Емельянова Ю.В., Ивановский A.JI. Электронное строение и химическая связь в вюртцитоподобном монооксиде бериллия // Журнал структурной химии. 2002. т. 43. №3. С. 557-560

165. E.JI. Белоконева, Ю.К. Щербакова Электронная плотность в синтетическом эсколаите Сг20з со структурой корунда и ее связь с антиферромагнитными свойствами // Журнал неорганической химии. 2003. т.38. №6. С.960-968

166. Абрамов Ю.А., и другие Химическая связь и вызванные тепловыми колебаниями атомов флуктуации электронной плотности в УВа2Сиз07.х // Журнал физической химии. 1992. т.66. № 5. С.1170 1185

167. JI.A. Грибов и др. Метод плотности силы в исследовании характера химической связи // Журнал структурной химии. 1988. т.29. №6. С.32 42

168. Я.Б. Магомедов и другие Химическая связь и фононная теплопроводность некоторых тройных полупроводников // Неорганические материалы. 1996. т.32. №10. С. 1197-1200

169. Осадчий М.С. и др. Особенности химической связи Cu-S в BaCu2S2 // Журнал структурной химии. 1992. т.ЗЗ. №1. С. 68 72

170. Фрейдман С.П. и др. Электронная структура и химическая связь в кристаллах варисцита // Журнал структурной химии. 1991. т. 32. №5. С. 17-23.

171. Э.И. Юрьева. Ab initio моделирование межатомных взаимодействий в 3C-SiC:M, М = Сг, Mn, Fe, Со. // Журнал структурной химии. 2004. т.45. №2. С. 207-214

172. В.В. Ивановская, А.Н. Еняшин, J1.A. Ивановский Нанотрубки и фуллереноподобные молекулы на основе ТЮ2 и ZrS2: электронное строение и химическая связь // Журнал неорганической химии. 2004. т.49. №2. С.285-292

173. Ивановский А.Д., Шеин И.В. Химическая связь и электронное строение Ве2В и Ве2С //Неорганические материалы. 1991. т. 27. №10. С. 1014-1018

174. Белоконева Е.Л., Горюнова А.Н. Электронная плотность и химическая связь в природном боросиликате датолите по прецизионным рентгенодифракционным данным // Журнал неорганической химии. 1998. т34. №12. С. 2050-2061

175. Я.А. Кеслер Химическая связь и структурная карта соединений М3Х4 с плотнейшей упаковкой анионов // Неорганические материалы. 1996. Т. 32. №7. С. 775 784

176. Угай. А.Я. Общая и неорганическая химия. М.: Высш. Шк., 1997. 527 с.

177. Анорганикум / Под ред. JI. Кольдица. T.l. М.: Мир, 1984. 670 с.

178. Ван Флек JI. Теоретическое и прикладное материаловедение. М.: Атомиздат, 1975. 472 с.

179. Словохотов Ю.Л. Квантовая механика с химической точки зрения. // Российский химический журнал. 1998. т.42. №3. С. 5-17.

180. Соколов Н.Д. // Успехи химии. 1988. т.57. №2. С.177-203.

181. Гамбарян Н.П., Станкевич И.В. // Успехи химии. 1989. t.LVIII, №12, С. 1945-1970

182. Татевский В.М. Строение молекул. М.: Химия, 1977. 512 с.

183. Зоркий П.М. // Соросовский образовательный журнал. 1996. №9. С.47-56.

184. Сироткин О.С. Введение в материаловедение. Казань, КГЭУ, 2004. 184с

185. Бучаченко А.Л. Химия на рубеже веков: свершения и прогнозы. // Успехи химии. 1999. т.68. №2. С. 99-118.

186. Теренин А.Н. Состояние теории химического строения в органической химии. Стенограф, отчет материалов Всесоюзного совещания, М.: изд. АН СССР, 1952. 440с. (с. 12-71)

187. Угай Я.А. // Соросовский образовательный журнал. 1996. №3. С.28-33.

188. Угай Я.А. Общая химия. М.: Высшая школа, 1989. 288с.

189. Дикерсон Р, Грей Г, Хейт Дж. Основные законы химии. T.l. М.: Мир, 1982. 652с.

190. Легасов В.А., Бучаченко А.А. Проблемы современной химии. //Успехи химии. 1986. т. LV. № 12. С. 1949-1978.

191. Кузнецов В.И. Эволюция представлений об основных законах химии. М.: Наука, 1967.310 с.

192. Соловьев Ю.И., Курашев В.И. Химия на перекрестке наук. М.: Наука, 1989. 192 с.

193. Волькенштейн Ф.Ф. Электронная теория катализа на полупроводниках. М.: Физматгиз, 1960. с. 18.

194. Нефедов В.М., Вовна В.И. Электронная структура химических соединений. М.: Наука, 1987. 347с.

195. Дмитриев И.С. Электрон глазами химика (очерки о современной квантовой химии). М.: Химия, 1986. 228 с.

196. И.Г. Каплан. Обменное взаимодействие. Химическая энциклопедия, М.: БРЭ, 1992. с. 627-629

197. G.N. Lewis. // J. Am. Chem. Soc. т. 386 P. 762. 1916 г.

198. Степанов Н.Ф., Пупышев В.И. Химическая связь. Химическая энциклопедия, т.5, БРЭ, 1999. стр.460-464.209. Химическая энциклопедия

199. Mooser Е., Pearson W.B. //J. Electronics. 1956. V. 1 P. 629

200. Годовиков А.А. Химические основы систематики минералов. М.: Недра, 1979. С. 304

201. Сироткин О.С. Безуглеродные полимеры. Казань: КХТИ, 1992. 80 с.

202. Сироткин О.С. Анализ способности атомов элементов к образованию гомо- и гетероцепных полимеров. КХТИ. Казань, 1992. 32 с.

203. Агеев Н. В. Природа химической связи в металлических сплавах. M.-JI.: Изд. АН СССР, 1947. 120с.

204. Физическое металловедение под ред. Р. Канна, Вып.1 Атомное строение металлов и сплавов. Пер. с англ. Под ред. Д.т.н. Н.Т. Чеботарева. М.: Изд-во «Мир». 1967.

205. Grimm H.G. Naturwiss. 1929. V. 17. P. 535.

206. Физическая химия силикатов учеб. для ВУЗов под ред. чл.-корр. АН УССР А.А. Пащенко. М.: Высш. Шк. 1986.

207. Скаков Ю.А. Интерметалл иды. Химическая энциклопедия, т 2. М., БРЭ, 1998. С.478-486.

208. Кислый П.С. Карбиды. Химическая энциклопедия, т 2. М., БРЭ, 1998. С.623 625; Федоров П.И. Кобальт. Там же С. 819-822

209. Huber K.P., Herzberg G., Molecular Spectra and Molecular Structure. IV. Constants of Diatomic Molecules. Van Nostrand Reinhold Company, NY, 1979.544a

210. Сироткин О.С. Неорганические полимерные вещества и материалы (Безуглеродные макромолекулы и полимеры) Казань: КГЭУ, 2002. 288 с.

211. О.С. Сироткин. Введение в материаловедение (начала общего материаловедения). Казань: КГЭУ, 2002. 184 с

212. Хаускрофт К., Констебл Э. Современный курс общей химии. В 2-х т. Т1: пер. с англ. М.: Мир, 2002. 540 с.

213. C.C. Бацанов Особенности строения и свойств атомов F, О, N в ковалентных связях // Известия АН СССР Серия химическая. 1989. №2, С.467-470

214. В.И. Лебедев Ионно-атомные радиусы и их значение для геохимии и химии. Издательство Ленинградского университета, 1969. 157 с.

215. Краткий справочник физико-химических величин. Изд.8-е./Под ред. А.А. Равделя и A.M. Пономаревой. Л.6 Химия, 1983. 232 с.

216. Лидин Р.А. Справочник по общей и неорганической химии. М.: Просвещение: Учеб. лит., 1997. 256 с.

217. Лидин Р.А. Аликберова Л.Ю. Химия: Справочник для старшеклассников и поступающих в вузы. М.: Аст-пресс школа, 2002. 512 с.

218. Урусов B.C. Теоретическая кристаллохимия. М.: Изд-во МГУ, 1987.

219. Справочник химика под ред Б.П. Никольского. I том, Изд. 3-е испр. Изд-во «Химия», Ленинградское отделение, 1971, 890 с.

220. Н.С. Костюков. Электропроводность Энциклопедия неорганических материалов, т.2. с.780 781.

221. Сироткин О.С., Сироткин P.O., Трубачёва A.M. О необходимости и варианте учета металлической компоненты в гетероядерных связях // Журнал неорганической химии. 2005. т. 50. №1. С. 71-75

222. Карапетьянц М.Х., Дракин С.И. Общая и неорганическая химия. М.: Химия, 2000. 592 с.

223. Лидин Р.А., Молочко В.А., Андреева Л.Л. Химические свойства неорганических веществ. М.: «Колос» 2003. 480 с.

224. Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия. М.: Высш. Шк., 1988.640с.

225. Агафошин Н.П. Избранные главы общей химии. М.: Мин. Проф. РФ, 1956. с 245.

226. Hollanfer L. Е. /П. Appl. Phys. 32 996 (1961)

227. О.С. Сироткин. О системе химических связей и соединений // Тезисы докладов XVII Менделеевского Съезда по общей и прикладной химии, т. 2. Казань, 21-26 сентября 2003. с. 256

228. Барнард А. Теоретические основы неорганической химии. М.: Мир, 1968.362 с.

229. А.А. Иванько Твердость. Справочник. Под ред. чл.-корр. АН УССР Г.В. Самсонова Киев. Наукова думка, 1968, 117 с.

230. Теплопроводность твердых тел. Справочник. А.С. Охотин, Р.П. Боровикова, Т.В. Нечаева, А.С. Пушкарский / под. Ред. А.С. Охотина. М.: Энергоатомиздат. 1984. 320 с.

231. Ю.П. Солнцев, Е.И. Пряхин, Ф. Войткун. Материаловедение. СПб.: ХИМИЗДАТ, 2002. 696с.

232. Б.А. Колочев, Р.Е. Шалин, А.А. Ильин. Сплавы накопители водорода. Справочник. М.: Металлургия, 1995, 384 с.

233. Сироткин О.С., Трубачёва A.M., Сироткин P.O. О необходимости учета металлической компоненты в гетероядерных связях // Тез. докл. "Структура и динамика молекулярных систем" Вып X - Казань - Москва - Йошкар-Ола -Уфа, 2003, с. 270

234. Сироткин О.С., Трубачёва A.M., Макарина С.Н. Современные тенденции в развитии концепции электроотрицательности // Там же, с. 271

235. Сироткин О.С., Сироткин P.O., Трубачёва A.M., Шибаев П.Б., Макарина С.Н. Современное материаловедение. Программа, методические указания и контрольные задания для студентов-заочников. Казань, КГЭУ, 2004, 40с.

236. Sirotkin O.S., Sirotkin R.O., Trubacheva A.M. On the Necessity and Procedure of Taking into Account the Metallic Component of a Heteronucltar Bond // Russian Journal of Inorganic Chemistry. 2005, Vol 50 . No. 1, pp. 67-71.

237. Трубачева A.M., Сироткин О.С. О соотношении компонент связи в проводниках, полупроводниках и диэлектрических материалах. //Успехи современного естествознания, 2005, №3 с. 50-51

238. Сироткин О.С., Трубачева A.M., Сироткин P.O. Типы химической связи в проводниках, полупроводниках и диэлектрических материалах. // Методология и практика образования в свете развития знаний о природе и обществе. Казань: КГПУ, 2005, с. 351 - 356

239. Сироткин О.С., Трубачёва A.M., Сироткин P.O. О соотношении трех компонент химического гетероядерного взаимодействия некоторых интерметаллидов.//Изв. ВУЗов.Химия и хим.технология 2005,т.48,вып.5,с.14-16

240. Трубачёва A.M., Сироткин О.С., Сироткин P.O. Тип химической связи и его влияние на электропроводящие свойства материалов на основе некоторых биядерных соединений. // Изв. ВУЗов. Проблемы энергетики. 2005, №34.с.105-109.

241. КХМ квантово-химический метод

242. ТФП теория функционала плотности

243. РСП реакционная способность1. КР, гк ковалентный радиус

244. ПИ, Ii потенциал ионизации1. СЭ сродство к электронуэВ электрон-вольтт/х термохимический, термохимият/д термодинамический, термодинамика

245. ИКМ ионно-ковалентно-металлический1. См степень металличности1. Си степень ионности

246. Z порядковый атомный номер1. СХ силовая характеристика

247. СЖ степень сегнетожесткости5р -максимум пика ЭП1. ИК ионно-ковалентный1. ИР ионный радиус1. АР атомный радиус

248. ОХП относительный химический потенциал1. ЦТ центр тяжести

249. КМР квантово-механический расчет

250. МО JIKAO метод молекулярных орбиталей линейной комбинации атомных орбиталей

251. КХР квантово-химический расчет Mj(x) - момент первого порядка

252. D дисперсия распределения ЭП КХП - квантово-химический подход

253. ЗПКО заселенности перекрывания кристаллических орбиталей

254. СТМ структурно-термодинамическая модель

255. CP метод статической релаксации

256. МД метод молекулярной динамики1. ОС отношение стабильности

257. ВТСП высокотемпературный сверхпроводящий

258. Еикр энергии ионно-ковалентного резонанса

259. МгВ магнитная восприимчивость1. ИКС инфракрасный спектр

260. Агорб изменение орбитальных радиусов1. ЭР эффективный радиус

261. ППКФ парные корреляционные функции1. РФА рентгенофазный анализ

262. ЭПР электронно-парамагнитный резонанс

263. РЭС рентгеноэлектронная спектроскопия

264. ТФЛП теория функционала локализованной ЭП

265. ДВХа метод дискретного варьирования

266. ЗП заселенности перекрывания

267. ЗПО заселенности перекрывания орбиталей1. БС бинарное соединение1. MB материаловедение1. К ковалентный1. М металлический1. И ионный1|/0э волновая функция обобществленных электронов.1. XT химический треугольник

268. ММВ межмолекулярное взаимодействие

269. KM ковалентно-металлический

270. ППИД1 первый потенциал ионизации

271. Ск0™ относительная степень ковалентности

272. Си°ТН относительная степень ионности

273. СМ0ТН относительная степень металличности

274. А интервал изменения значений электроотрицательности1. Z* атомный заряд ядра

275. СИПР приведенная степень ионности

276. СКПР приведенная степень ковалентности

277. СМПР приведенная степень металличности1.'

278. НМС низкомолекулярное соединение СП - сверхпроводник КИ - ковалентно-ионный