і сил відштовхування, без яких між атомами не було б проміжків. У результаті таких взаємодій атоми твердого тіла частково втрачають свої індивідуальні властивості, і саме цим пояснюються нові, колективні властивості системи атомів, яка називається твердим тілом. Яка природа цих сил? Вільний атом складається з позитивно зарядженого ядра і деякого числа негативно заряджених електронів (маса яких значно менше маси ядра). Добре відомі кулонівські (електричні) сили, що діють між зарядженими частинками, створюють тяжіння між ядром і електронами, а також взаємне відштовхування між електронами. Тому тверде тіло можна розглядати як складається з системи взаємно відштовхуються ядер і системи взаємно відштовхуються електронів, причому обидві ці системи притягуються один до одного. Фізичні властивості такого об'єкта визначаються двома фундаментальними фізичними теоріями - квантовою механікою та статистичної механікою. Хоча характер взаємодій між частинками відомий, їх надзвичайно велике число (1022 ядер і ще більше електронів в 1 см3) не дозволяє дати точне теоретичний опис твердого тіла. p align="justify"> Розглянемо сили, які утримують разом атоми в кристалі. Зв'язок між атомами забезпечується електростатичними силами і силами, що мають квантово-механічну природу. Походження останніх - принцип заборони Паулі. При дії тільки електростатичних сил, згідно теоремі Ірншоу, стійка статична конфігурація електростатичних зарядів неможлива. p align="justify"> Для існування стабільних зв'язків між атомами в кристалі необхідно, щоб повна енергія кристала - кінетична плюс потенційна - була менше повної енергії такої ж кількості вільних атомів, віддалених один від одного на нескінченні відстані:
W кр = W кін < span align = "justify"> + W піт
Різниця цих двох енергій називається енергією хімічного зв'язку (енергією зв'язку):
W зв'я =? W ат -W кр
Величина цієї енергії варіюється від 0,1 еВ/атом у кристалах благородних газів до 7еВ/атом і більше в деяких ковалентних і іонних з'єднаннях, а також у деяких металах.
В даний час відомі тисячі кристалічних речовин, це і порівняно прості метали і їхні сплави і кристали зі складною структурою, унікальні властивості яких обумовлені особливим розташуванням великого числа атомів. Тим часом складаються всі ці кристали всього з декількох десятків сортів атомів, але по-різному розташованих відносно один одного. Відомо, що електромагнітне взаємодія між атомами змушує атоми об'єднуватися і формув...
