Химия твердого тела. Теория и приложения: В 2-х ч. Ч. 2 - Вест А.
Химия твердого тела. Теория и приложения: В 2-х ч. Ч. 2 - Пер. с англ.
Автор: Вест А.Издательство: М.: Мир, под редакцией академика Ю.Д. Третьякова
Год издания: 1988
Страницы: 336
ISBN 5-03-000071-2
Читать: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124
Скачать:
ХИМИЯ ТВЕРДОГО ТЕЛА
SOLID STATE
CHEMISTRY AND
ITS APPLICATIONS
ANTHONY R. WEST
Department of Chemistry University of Aberdeen
John Wiley & Sons
Chichester - New York Brisbane - Toronto - Singapore
А. Вест
ХИМИЯ
ТВЕРДОГО
Теория и приложения
Перевод с английского канд. хим. наук Кауля А.Р. и канд. хим. наук Куценка И.Б.
под редакцией академика Ю.Д. Третьякова
В 2-х частях
Часть 2
Москва «Мир» 1988
ББК 24.5 В38 УДК 541.1
Вест А.
В38 Химия твердого тела. Теория и приложения: В 2-х ч. Ч. 2: Пер. с англ. — М.: Мир, 1988. — 336 с., ил. ISBN 5-03-000071-2
Автор книги — известный ученый из Великобритании А. Вест — определяет химию твердого тела как науку о синтезе, структуре, свойствах и применениях твердых материалов. По содержанию и форме изложения книга может служить введением в предмет для всех, предполагающих специализироваться в данной области или желающих получить о ней общее представление, что особенно важно в настоящее время, когда происходит оформление химии твердого тела в самостоятельный раздел химической науки и возникает потребность подготовки кадров по этой специальности.
В часть 2 вошли гл, 13—21 и приложение английского издания, где излагаются практические приложения химии твердою тела.
Для студентов и преподавателей химических и химико-технологических вузов, а также для исследователей и инженеров различиых отраслей, имеющих дело с химическими превращениями в твердом состоянии.
В _1805000000—346)/(041(01)-88)101-88, ч.1
Редакция литературы по химии
ISBN 5-03-000071-2 (русск.)
ISBN 5-03-000070-4
ISBN 0 471 90377 9 (англ.)
© 1984 by John Wiley & Sons Ltd. All right reserved. Authorised translation from the English language edition published by John Wiley & Sons Ltd.
© перевод иа русский язык, «Мир», 1988
Глава 13
ИОННАЯ ПРОВОДИМОСТЬ И ТВЕРДЫЕ
ЭЛЕКТРОЛИТЫ
Электрическая проводимость (электропроводность) твердых тел осуществляется путем миграции на большие расстояния электронов или ионов. Обычно доминирует электропроводность, обеспечиваемая лишь одним из этих типов носителей заряда, однако в некоторых неорганических материалах и электронная и ионная проводимость проявляются одновременно.
Твердофазные материалы принято характеризовать удельной электропроводностью а, которая представляет собой электропроводность кристалла или таблетки с единичной площадью поперечного сечения и единичной длиной. Удельную электропроводность обычно выражают в следующих единицах: Ом-'-см-1, Ом-1-м-1, См-м-1, 1 См (сименс) = 1 Ом-1.
Удельная электропроводность любого материала независимо от природы носителя заряда определяется уравнением
0 = 2«^ (13.1)
где П1 — число носителей заряда сорта 1, в[ и щ — их заряд и подвижность. Для электронов и однозарядных ионов е= 1,6-• 10~19 Кл (заряд электрона), В табл. 13.1 приведены типичные величины удельной электропроводности проводников различных классов. Обычно электрическая проводимость зависит от температуры и для всех материалов, за исключением металлов, возрастает с повышением температуры. Проводимость металлов максимальна при низких температурах, а некоторые металлы при температурах, близких к абсолютному нулю, обладают сверхпроводимостью.
В обычных условиях в большинстве твердых тел с ионной и ковалентиой связью, например оксидах и галогеиидах, миграция ионов незначительна. Атомы обычно располагаются в определенных узлах решетки и передвижение их возможно только
6
13. Ионная проводимость и твердые электролиты
с участием дефектов кристалла. Лишь при высоких температурах, когда концентрация дефектов достаточно велика и атомы обладают значительной тепловой энергией, проводимость становится заметной. Так, например, проводимость ИаС1 при ~800°С, т. е. чуть ниже точки плавления, составляет ~10_3 Ом-1-см-1, тогда как при комнатной температуре химически чистый ЫаС1 — изолятор.
Существует, однако, группа твердых тел, так называемые «твердые электролиты», «ионные проводники» и «суперионные
Таблица 13.1. Типичные величины электропроводности
Тип проводимости Материалы а, 0м-''см—1
Ионная Ионные кристаллы <1СГ18—10~4
Твердые электролиты
Сильные (жидкие) электролиты Ю"8—101
Электронная Металлы 101—105
Полупроводники 10"6—10«
Изоляторы <ю-1а
проводники», в которых ионы одной из подрешеток могут двигаться достаточно быстро. Ионная проводимость таких материалов часто обусловлена особенностями их кристаллической структуры, а именно наличием туннелей или слоев. Величины проводимости этих материалов сравнимы с аналогичными характеристиками сильных жидких электролитов. Так, проводимость р-глинозема при 25 °С, обеспечиваемая перемещением ионов Ка+, равна Ю-3 Ом-1-см-1. В настоящее время большое внимание уделяется изучению свойств твердых электролитов, разработке новых типов этих материалов и расширению областей их применения в твердофазных электрохимических устройствах.
Эта глава посвящена только ионной проводимости; электронная проводимость рассмотрена в гл. 14. Обсудим вначале более подробно поведение бинарных соединений, таких, как ИаС1 и AgCL Хотя обычно ионная проводимость этих соединений рассматривается в работах, относящихся к физике твердого тела, понимание связанных с ними явлений необходимо также при изучении таких разделов химии твердого тела, как твердые электролиты, дефекты в кристаллах и реакционная способность твердых тел (см. также гл. 2 и 9). Последующие
