Физический энциклопедический словарь - полиморфизм
Полиморфизм
Области устойчивости полиморфных модификаций и точки перехода между ними определяются фазовыми диаграммами равновесия, расчёт к-рых основан на вычислении термодинамич. характеристик, а также спектра колебаний кристаллической решётки для разл. модификаций.
Структура крист. решётки при Т=0К определяется минимумом внутр. энергии Н система ч-ц. При T>0 К структура определяется минимумом
свободной энергии U куда, кроме H, входит т. н. энтропийный член SТ, связанный с тепловыми колебаниями атомов (U=H-TS, где S — энтропия). Кривая для устойчивой низкотемпературной -фазы U(T) имеет вид, показанный на рис. Любой др. способ упаковки тех же атомов в кристалле (-фаза) имеет при Т=0 К
а — Изменение свободной энергии U кристалла при изменении взаимного расположения атомов; минимумы соответствуют двум устойчивым полиморфным крист. модификациям и ; б — зависимость U от темп-ры.
U>U. Это означает, что -фаза неустойчива при низких темп-pax. Однако из-за иного характера тепловых колебаний атомов кривая U(T) идёт более полого, в точке Т0 она пересекается с кривой U и далее идёт ниже. Это означает, что при Т<Т0 устойчива -фаза, при Т>Т0 устойчива -фаза и точка Т0 явл. точкой равновесия фаз.
Переход менее стабильной модификации в более стабильную связан с преодолением энергетич. барьера, к-рый существенно меньше, если превращение происходит постепенно, путём зарождения и последоват. роста в ней областей новой фазы. Барьер преодолевается за счёт тепловых флуктуации; поэтому, если вероятность флуктуации мала, менее устойчивая фаза может длит. время существовать в метастабильном состоянии. Напр., алмаз, области существования к-рого соответствуют T>1500 К и давление р=108 Па, тем не менее может существовать неограниченно долго при атм. давлении и комнатной темп-ре, не превращаясь в стабильный при этих условиях графит. В др. веществах, наоборот, разл. модификации легко переходят друг в друга при изменении темп-ры и др.
Полиморфные превращения могут сопровождаться изменением характера хим. связи и св-в. Напр., при высоких давлениях в нек-рых полупроводниках (Ge и Si) перекрытие и перестройка внеш. электронных оболочек атомов приводит к металлич. модификации. При давлении 2•1011 Па возможно возникновение металлич. водорода при 5•1010 Па — металлич. Аг, Хе.
Частный случай П.— политипизм, к-рый наблюдается в нек-рых кристаллах со слоистой структурой (глинистые минералы кремния, карбид
561
кремния и др.}. Политипные модификации построены из одинаковых слоев или слоистых «пакетов» атомов и различаются способом и периодичностью наложения таких пакетов.
• Верма А., Кришна П., Полиморфизм и политипизм в кристаллах, пер. с англ., М., 1969; Кристиан Дж. Теория превращений в металлах и сплавах, пер. с англ., т. 1, М., 1978; Уманский Я. С., С к а к о в Ю. А., Физика металлов, М., 1978.
А. Л. Ройтбурд.
См. в других словарях
Вопрос-ответ:
Похожие слова
Самые популярные термины
1 | 1386 | |
2 | 1053 | |
3 | 997 | |
4 | 945 | |
5 | 927 | |
6 | 831 | |
7 | 805 | |
8 | 804 | |
9 | 716 | |
10 | 713 | |
11 | 691 | |
12 | 639 | |
13 | 629 | |
14 | 618 | |
15 | 533 | |
16 | 526 | |
17 | 519 | |
18 | 504 | |
19 | 484 | |
20 | 481 |