Этюды о симметрии - Синг Дж.Л.
Скачать (прямая ссылка):
противоположной ориентации, а все направления диполя равновероятны. Иное
дело, если встречаются два диполя, способные изменять ориентацию. Может
случиться так, что две притягивающиеся конфигурации (фиг. 4, а и в)
встречаются чаще отталкивающихся конфигураций (фиг. 4,6 и г), хотя все
ориентации отдельных диполей равновероятны. Лондон и Ван показали, что в
действительности все так и происходит, и тем самым заложили основы не
только теории молекулярных решеток, но и теории реальных газов.
Вандерваальсовы силы, естественно, гораздо слабее куло-новских,
действующих между ионами. Этим и объясняется, почему в молекулярных
кристаллах сцепление мало и легко происходит испарение. Ясно также, что
столь малые силы могут играть заметную роль лишь в отсутствие других,
более мощных сил. К молекулярным относятся обычно кристаллы насыщенных
соединений и инертных газов.
5. Из фиг. 3 видно, что металлы и валентные кристаллы образуют более
компактные модификации вещества, чем молекулярные кристаллы и соли. Это
позволяет получить важную информацию о поведении твердых тел при очень
высоких давлениях. По мнению Бернала, который первым обратил внимание на
столь интересный факт, все твердые тела при сверхвысоких давлениях должны
переходить в металлы или в валентные кристаллы. Убедительным
подтверждением правильности его точки зрения, совершенно не зависящим от
вычислений распределения заряда, служит явление аллотропии. Так
называется явление, состоящее в том, что один и тот же химический элемент
существует в нескольких модификациях с сильно отличающимися физическими и
химическими свойствами. Обычная белая разновидность фосфора обладает
довольно сложной молекулярной решеткой. Белый фосфор - хороший изолятор,
он мягок, растворяется в органических растворителях и имеет плотность
1,83 г/см3. Бриджмен в Гарварде подверг эту модификацию фосфора сжатию
под очень большими давлениями, и ее решетка "сломалась": белый фосфор
перешел в черный фосфор, обладающий плотностью 2,70 г/см3, довольно
хорошей электропро
Фиг. 4.
100
/. Симметрия и другие физические проблемы
водностью и плохой растворимостью в органических жидкостях. То, что
произошло с фосфором, - не исключение, а общее правило: если элемент
существует в двух аллотропических модификациях, то металлическая или
валентная форма обладает большей плотностью. Следующая таблица
подтверждает это правило (плотность в г1смг):
Мышьяк металлический . . 5,72 Мышьяк желтый . . . . . . 2,03
Алмаз . 3,51 Графит
Фосфор черный . 2,70 Фосфор белый . . . , , . . 1,83
Селен металлический . . . 4,82 Селен красный . . . . , . . 4,47
Олово белое . 7,28 Олово серое . . 5,76
Вычисления, проведенные в нашей лаборатории Хантингтоном, показывают, что
должен существовать также металлический водород, хотя и при очень высоких
давлениях, причем плотность его должна быть во много раз больше плотности
обычной молекулярной формы.
Я не буду вдаваться в подробности по поводу естественно возникающего
вопроса о причине принципиального различия между валентными кристаллами и
металлами. Хотя эти формы и образуют компактную модификацию вещества,
между ними (если не считать большую теплоту испарения и высокую точку
кипения) нет ничего общего. Причины столь резкого различия своими корнями
глубоко уходят в квантовую механику; они были выяснены недавно в работах
Пайерлса и Бриллюэна. Согласно их исследованиям, для валентного кристалла
число валентных электронов должно быть четным. Это правило выполняется
без исключений. Многими ценными сведениями о структуре и кристаллической
форме валентных решеток мы обязаны Полингу и Слетеру, однако обзор их
работ выходит далеко за рамки этой статьи.
Я надеюсь, что мне удалось убедить читателя в главном: основы для
понимания природы твердого состояния, несомненно, уже заложены. Все же
потребуется еще большая и упорная работа, настойчивость и много новых
идей, прежде чем мы сможем добавить теорию твердого тела как законченный
этаж к зданию физики и с успехом начнем применять наши знания в
промышленности.
Прогресс в теоретическом объяснении свойств твердых тел основан на
успехах недавно созданной квантовой механики, а в экспериментальном - в
основном на рентгеноструктурных исследованиях кристаллов. Не будь этих
средств, проблемы изучения свойств твердых тел представлялись бы нам
такими же безнадежными, какой мы считаем проблему строения жидкостей, где
рентгеноструктурные исследования пока не увенчались скрлько-нибудь
заметным успехом.
7
О РАЗВИТИИ МОДЕЛИ ПРОМЕЖУТОЧНОГО ЯДРА ')
МОДЕЛЬ ПРОМЕЖУТОЧНОГО ЯДРА
В модели промежуточного ядра ядерную реакцию рассматривают как
последовательность двух событий. Первое событие состоит в объединении
сталкивающихся ядер в единое целое - так называемое промежуточное ядро.
Хотя это промежуточное ядро нестабильно, оно тем не менее обладает
многими свойствами стабильных ядер, в частности четко различимыми
уровнями энергии. Вторым событием является распад промежуточного ядра
