Физико-химические основы технологии электронных средств. Конспект лекций, страница 12

Механизм растворения определяется химической природой твердого тела и растворителя. Растворители могут иметь неорганическую природу (углеводы, спирты). Они различаются по химическому составу и концентрации. Скорость растворения обрабатываемой поверхности определяется этими факторами и температурой.

По современной теории существует 3 класса растворов, подчиняющихся определенным закономерностям: электролиты, неэлектролиты и металлические расплавы.

Электролиты обладают высокой электропроводностью s, высокой диэлектрической проницаемостью e. Молекулы компонентов растворов полярны. Свойственна электролитическая диссоциация молекул на ионы.

К электролитам относятся: практически все водные растворы солей, кислот, щелочей, а также расплавы солей.

Неэлектролиты обладают низкой электропроводностью s, низкой теплопроводностью и низкой диэлектрической проницаемостью e. Молекулы компонентов раствора нейтральны или незначительно полярны.

К неэлектролитам относят: большинство углеводородов и их производных.

Металлические расплавы обладают высокой электропроводностью, высокой теплопроводностью. Отсутствует электролитическая диссоциация молекул.

Растворы могут быть жидкие, твердые и газообразные.

Газообразные растворы называют смесями.

Каждый класс растворов хорошо растворяет вещества, принадлежащие к данному классу, и плохо растворяет вещества других классов. Например: углеводороды, растворяя большинство неэлектролитов, практически не растворяют водные растворы и металлы, а если растворяют то, как правило, в результате химического взаимодействия компонентов раствора с растворяемым веществом.

Виды химической связи между атомами. Равновесное состояние системы атомов. Основные свойства материалов, определяемые особенностями химической связи.

По характеру сил связи твердые кристаллические вещества делятся на 4 группы:

1.  Ионные кристаллы – преобладающий тип ионная связь;

2.  Атомные кристаллы – ковалентная связь;

3.  Металлические кристаллы – металлическая связь;

4.  Молекулярные кристаллы – за счет сил Вандервальса.

Ионная связь: в 1916 году Коссель создал теорию ионной связи.

Атом с малым числом электронов отдает их атому с большим числом электронов для завершения электрических пар. В результате получаются ионы с противоположными знаками, которые притягиваются.

В классической физике была рассчитана потенциальная энергия притяжения ионов.

        (1)

е – заряд взаимодействующих ионов;

t - расстояние между ними.

Нельзя ограничится только учетом действия сил притяжения, для установившегося состояния силы притяжения должны уравновешиваться силами отталкивания, существует определенное расстояние, на котором силы притяжения равны силе отталкивания. В классической физике потенциальную энергию отталкивания можно рассчитать только имперически:

    (2)

где а и m – const определяемые экспериментально.

Тогда полная потенциальная энергия:

Ионная связь высокоэнергетическая. Энергия связи от сотен до тысяч кДж/моль.

Свойства материалов обладающих ионной связью:

-  высокая прочность;

-  высокая твердость;

-  высокие температуры плавления;

-  высокие теплоты сублимации.

С точки зрения электропроводности, она имеет ионную природу, ток образуется ионами и резко зависит от температуры.

С оптической точки зрения – это материалы прозрачные в широком диапазоне длин волн.

Ковалентная связь: была разработана Льюисом.

Объединяются одинаковые атомы  или разнородные .

В 1927 году Гейтлер и Лондон провели расчет для системы из двух атомов водорода (Н).

Плотность электронных облаков.

Электронные облака взаимодействующих атомов втягиваются в пространство между атомами. Ковалентная связь возникает за счет сил электростатического притяжения стягивающих положительные ядра атомов. Ядра стягиваются отрицательно заряженным электронным облаком высокой плотности в пространство между ядрами.