ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЦЕССОВ СХВАТЫВАНИЯ И СВАРКИ

§ 1. СТРОЕНИЕ ТВЕРДОГО ТЕЛА И ПРИРОДА СВЯЗЕЙ В НЕМ

По современным представлениям можно исходить из следующей модели твердого тела. Остов кристалла образуется атомами (или ионами), расположенными в узлах кристаллической решетки. Межатомные связи и в том числе, конечно, связи, образующиеся при сварке, зависят от валентных электронов на внешней электронной оболочке атомов. Распределение внешних электронов в невозбужденных свободных атомах элементов, имеющих наибольшее практическое значение, показано в табл. 1. Стрелками показано направление спинов (направление вращения электрона). Согласно принципу Паули в системе взаимодействующих электронов не может быть более двух электронов (при этом с противоположными спинами), находящихся в одинаковом энергетическом состоянии.

Электронная конфигурация атома обозначается цифрами и буквами, например, для свободного атома натрия: (Ь)2 (2$)а(2р)6 х X (Зх)1. Это означает, что на ближайшей к ядру оболочке (с главным квантовым числом п = 1) находятся два электрона в б-состоя-нии. На второй оболочке (п — 2) имеется два 2$-электрона и шесть 2р-электронов, и, наконец, на внешней оболочке (п = 3) имеется всего один валентный электрон Внешние оболочки с восемью электронами [например, у № — (2в)2 (2р)61 обладают очень высокой стабильностью, и поэтому элементы нулевой группы (инертные газы) практически не вступают в химическое взаимодействие.

Распределение электронов в атоме характеризуется вероятностью их пребывания в той или иной точке пространства и наглядно иллюстрируется плотностью так называемого электронного облака [163]. Для «-состояния в свободном атоме плотность электронного облака на данном расстоянии от центра атома одинакова, т. е. облако обладает сферической симметрией и может быть изображено в виде шара (рис. 1, а). Для трех" р-со тояний электронов в свободном атоме угловое распределение электронной плотности дано на рис. 1, б.