Физическая энциклопедия - металлы

(см. ЗОННАЯ ТЕОРИЯ). М. можно представить в виде остова из положит. ионов, погружённого в «электронный газ». Последний компенсирует силы взаимного электростатич. отталкивания положит. ионов и тем самым связывает их в твёрдое тело (металлич. связь). Из известных (1980) 106 хим. элементов 83-М. Если в периодич. системе элементов провести прямую от В до At (см.

при комнатной темп-ре =10-8'-10-6 Ом-1 •м-1. Характерное св-во М. как проводников линейная зависимость между плотностью тока и напряжённостью приложенного электрич. поля (закон Ома). Носителями тока в М. явл. эл-ны проводимости, обладающие высокой подвижностью. Согласно квантовомеханич. представлениям, в идеальном кристалле эл-ны проводимости (при отсутствии тепловых колебаний крист.

решётки) не встречают сопротивления на своём пути. Существование у реальных М. электрич. сопротивления результат нарушения периодичности крист. решётки. Эти нарушения (дефекты) связаны как с тепловым движением атомов, так и с наличием примесных атомов, вакансий, дислокаций и др. статич. дефектов в кристаллах. На колебаниях и дефектах происходит рассеяние эл-нов.

(2) Постоянная a, наз. температурным коэфф. сопротивления, имеет при темп-ре T=0В°C типичное значение: a=4•10-3 К-1. При более низких темп-pax, когда влиянием тепловых колебаний на рассеяние эл-нов можно пренебречь, сопротивление практически перестаёт зависеть от темп-ры. Это предельное значение сопротивления наз. остаточным. Величина rост характеризует концентрацию дефектов в решётке М.

Удаётся получить столь чистые (с в е р х ч и с т ы е) и свободные от дефектов М., что у них rост в 104-105 раз меньше уд. сопротивления при комнатной темп-ре. В сверхчистых М. l достигает 10-2 см. При низких темп-pax (Td. При этом напряжённость поля существенно изменяется на длине свободного пробега, что проявляется в хар-ре отражения эл.-магн. волн от поверхности М.

(а н о м а л ь н ы й с к и н э ф ф е к т). Сильное пост. магн. поле Н существенно влияет на радиочастотные св-ва М. Если на М., помещённый в сильное пост. магн. поле Н, падает эл.-магн. волна, частота к-рой кратна частоте прецессии эл-нов проводимости вокруг силовых линий поля Н, наблюдаются резонансные явления (см. ЦИКЛОТРОННЫЙ РЕЗОНАНС).

Для эл.-магн. волн оптич. диапазона М., как правило, практически непрозрачны. Тонкая структура линий характернстич. рентг. спектров, соответствующая квант. переходам эл-нов из зоны проводимости на более глубокие уровни, отражает распределение эл-нов проводимости по уровням энергии. Магнитные свойства. Все переходные металлы с недостроенными fи d-электронными оболочками явл.

св-ва: в электрич. сопротивление вносит вклад рассеяние эл-нов на колебаниях упорядоченной системы магн. моментов эл-нов (см. СПИНОВЫЕ ВОЛНЫ). Гальваномагн. явления при этом также приобретают специфич. черты. Магн. св-ва всех остальных М. определяют эл-ны проводимости, дающие вклад как в диамагнитную, так и в парамагнитную восприимчивости М.

, и ионы, к-рые, как правило, диамагнитны (см. ДИАМАГНЕТИЗМ). Магн. восприимчивость c для большинства М. сравнительно мала (c=10-6) и слабо зависит от темп-ры. При низких темп-pax и в сильных магн. полях у всех металлич. монокристаллов наблюдается сложная осциллирующая зависимость суммарного магн. момента от поля Н (см. ДЕ ХААЗА ВАН АЛЬФЕНА ЭФФЕКТ).

Эффекты де Хааза ван Альфена и Шубникова де Хааза имеют общую природу. Механические свойства. Многие М. и сплавы обладают комплексом механич. св-в, обеспечивающим их широкое применение в технике в кач-ве конструкц. материалов. Это в первую очередь сочетание высоких пластичности и вязкости со значительными прочностью, твёрдостью и упругостью, причём соотношение этих св-в может регулироваться в большом диапазоне с помощью механич.

и термич. обработки М., а в сплавах изменением (иногда незначительным) концентрации компонентов. Некоторые металлы (Zn, Sb, Bi) при комнатной температуре хрупки и становятся пластичными только при нагревании. Исходной хар-кой механич. св-в М. явл. модуль упругости G, определяющий сопротивление крист. решётки упругому деформированию и непосредственно отражающий величину сил связи в кристалле.

Увеличение сопротивления пластич. деформации (по крайней мере, в этих кристаллах) связано со вз-ствием движущихся дислокаций с др. дефектами в кристаллах (с др. дислокациями, примесными атомами, внутр. поверхностями раздела). Вз-ствие дефектов определяется искажениями решётки вблизи них и пропорц. G. В результате большой плотности дислокаций и др.