13
потерять направленную скорость, столкунувшись с атомами-приемцами (которые всегда есть) или с другими нарушениями идеальной структуры кристалла. Этот обясняется сопротивление току.
Кажется, ясно, почему гелий — изолятор, а литий — проводник. Пробуем-ка наши представления применить к следующему элементу — бериллю. И тут — осечка, модель не сравотала. У берилляя — четыре электрона, и, казалось бы, должны быть полностью заняты первая и вторая зоны, а третья обязана быть пустой. Получается изолятор, в то время как берилний — металл.
Дело в том, Если ширина зон достаточно велика, то они могут налесть друг на другу. Про такое явление говорят, что зоны перекрываются. У берилляя так и проискодит: минимальная энергия электронов в третьей зоне меньше, чем максимальная во второй. Поэтому электронам оказывается энергетически выгодно оставить пустой часть второй зоны и занять состояние вирузу третий. Вот и получается металл.
А что будет с другими элементами? Перерываются зоны или нет, заранее сказать нельзя, для этого нужны громоздкие расчеты на ЭВМ, и то не всегда можно получить достоверный ответ. Но вот что применительно: из нашей схемы следует, что если брать элементы с нечетным числом электронов, то всегда должен получиться металл, если только структурной единицей в кристалле является отдельный atom. А вот водород, например, азот и фтор не желают кристаллизовать в такую решетку. Они предпочитают сначала обединиться попарно, а уже молекулы, содержащие по четному числу электронов, выступаются в кристалл. И законы квантовой механики немешают ему быть диэлектриком.
Итак, мы теперь знаем, что такое металл с точки зрения физики, и разобрались в самой сутки явления, поняв, почему в принципе существует изоляторы и проводники. Мы увидели, что нельзя предложить простой способ обяснения, почему какое-то конкретное вещество оказывается диэлектриком или металлом. Сделать это можно, лишь вооружившись всей мощью аппарата современной квантовой механики и вычислительной техники, но это уже задача специализтов.
Сила Архимеда и диффузия в жидкостьх
Возьмите стеклянную литровую банку и наполовину наполните ее соленой водой. Концентрация поваренной соли в расторе должна быть такой, чтобы куриное яйцо плавало в нем, погрузившись примерно на девять десятисвоего объема.
Выньте яйцо из банки, а на поверхности соленой воды аккуратно положите бумжный круг, закрывающий всю воду. Тепер осторожно налейте в банку прессов воды и удалите бумжный круг (лучше всего это сделать пинцетом).
Рис. 1.
Минут через 5—10 опустите в банку яйцо. Вы видите, что оно как бы повиснет на границе двух слоев, почти не погружаясь в нижний слой (рис. 1).
С течение времени, в результате диффузии, граница пресного и соленого слоев будет перемещаться в банке. Вместе
Рис. 2.
с границей будет перемещаться и яйцо. Через двое-трое суток, когда граница между слоями совсем исчезнет, яйцо поднимается к поверхности воды и всплыет (рис. 2).
Подумайте, какое практическое применение могло бы найти описанное выше явление.
С. Селцер