Введение в физику твердого тела. Начало квантовой механики

Введение в физику твердого тела. Начало квантовой механики

                             Г.Г.ФИЛИПЕНКО

КВАНТОВАЯ  МЕХАНИКА. ВВЕДЕНИЕ   В  НАЧАЛЬНЫЕ  УСЛОВИЯ  ФИЗИКИ  ТВЕРДОГО  ТЕЛА.

    Электроны проводимости вносят низкий вклад в теплоемкость металла (закон Дюлонга-Пти).

Теоретический же расчет по модели Друде показывает,что вклад электронов в теплоемкость должен быть значительным.

     Атомы  металлов  плотно  упакованы, но не в один, а в несколько типов упаковок - кристаллические решетки. Значит  кроме  плотной  упаковки, при  формировании  кристаллической  решетки  металла, играют  роль также  и  химические  свойства  атомов (атомных остовов).

      Металлическая  связь  объясняется  объединением  нескольких  внешних  электронов атомов металла  в общей, для  этих  электронов, зоне  проводимости.

      Существование  зоны  доказано  в известном  опыте, когда  возникал кратковременный  ток при  торможении  предварительно  раскрученной  катушки, а число  электронов  проводимости определено  из  опытов  Холла.

       Как  определить “ химические”  свойства  атомного  остова?  Для  этого определим  число гибридных  орбиталей  атомного  остова, окруженного  и  притягиваемого  зоной  проводимости.

        У  алмаза  плотность  упаковки  атомов в  кристаллической  решетке  равна  34  процентам, а  координационное число  (число ближайших атомов  для  центральноизбранного)  равно  4. На одну  гибридную  орбиталь  атома  алмаза  приходится  34 разделить на 4  равно 8,5  процентов.

По  аналогии  для  атома  натрия  68 разделить  на 8  равно 8,5 процентов. Отсюда  число гибридных  орбиталей  для  атомов  плотнейших  упаковок  будет  равно 74 разделить на 8,5 равно

9 шт. (орбиталей).

          Изложено  в  работе “К  вопросу о металлической связи в плотнейших упаковках химических элементов”

           #"#">http://sciteclibrary.ru/eng/catalog/pages/5216.html (in English)

            Электроны  внешних  оболочек  или  подоболочек  сначала  заполняют  гибридные  орбитали, а  оставшиеся  электроны  размещаются  в  зоне  проводимости. Предположительно,  в 

реальном  пространстве, зона  проводимости  должна  находится  в  районе  поверхности  ячейки  Вигнера-Зейтца. Грубо, она  напоминает  собой  пчелиные  соты.

              Поэтому  электроны  проводимости  вносят  низкий  вклад  в  теплоемкость  металла, т.к. они  по  сути  находятся  в  пространстве  двумерном со  сложной  поверхностью. Здесь ошибка  Друде. А  периодичность  для  электрона  проводимости  в кристалле  связана  не столько  с  постоянной  решетки , сколько со стереометрией гибридных (валентных) орбиталей  атомных остовов. Смотри  осциляции  в  опытах  де-Гааза-ван-Альфена  по  исследованию  поверхности  Ферми.

                С  учетом  вышеизложенного  ясно, что механизмы  заполнения  и  расчетов  электронных  уровней  для  атомных  остовов  и  для  зоны  проводимости  должны  быть  различными.

                  Положительным  в  статье  видится  то, что  расчеты  свойств  материалов  можно вести  сразу для  химического  элемента, а не  для  пустого  куба  Борна-Кармана. Все это  наверное  диковато  для  квантового  механика , так  будем  терпимы  к  инакомыслящим.

ГРОДНО  январь 2004.