1.2. Влияние типа связи на структуру и свойства кристаллов
Тип связи, возникающий между элементарными частицами в кристалле, определяется электронным строением атомов, вступающих во взаимодействие. Элементарные частицы в кристалле сближаются на определенное расстояние, которое обеспечивает кристаллу наибольшую термодинамическую стабильность. Расстояние, на которое сближаются частицы, определяется взаимодействием сил, действующих в кристалле. Силы притяжения возникают благодаря взаимодействию электронов с положительно заряженным ядром собственного атома, а также с положительно заряженными ядрами соседних атомов. Силы отталкивания возникают в результате взаимодействия положительно заряженных ядер соседних атомов при их сближении.
Силы отталкивания проявляются при сильном сближении и растут
Рис. 1.9. Изменение силы взаимолействия (а) и энергии связи (б) при сближении атомов в кристалле
интенсивнее, чем силы притяжения (рис. 1.9). Уравновешивание сил происходит при сближении элементарных частиц на расстояние 
Этому сближению соответствует минимум энергии связи 
что делает кристалл термодинамически стабильным. Она определяет температуры плавления, испарения, модуль упругости, температурный коэффициент линейного расширения и др.
Электронное строение атомов при сближении в кристалле претерпевает существенные изменения. Энергетические подуровни превращаются в зоны, которые, перекрываясь, делают возможным обмен и обобществление валентных электронов. Плотность заполнения электронами валентных зон определяет электрические и тепловые свойства.
Наличие незаполненных подуровней в валентной зоне кристаллов, что наблюдается в металлах, обеспечивает кристаллам хорошую электропроводимость (см. п. 17.1).
При полном заполнении валентной зоны такой переход возможем только в том случае, если электроны сумеют преодолеть зону запрещенных энергий и перейдут в зону более высоких энергий, имеющую свободные подуровни. Для такого перехода электрону
необходима большая энергия. Кристаллы с такой электронной структурой по своим электрическим свойствам относятся к полупроводникам или диэлектрикам (см. п. 17.2, 17.3).
Теплопроводимость кристаллических тел обусловлена так же как и электропроводимость, движением валентных электронов, а также взаимодействием атомов (ионов) друг с другом.
В кристалле с недостроенными валентными энергетическими зонами теплопроводность осуществляется в основном валентными электронами, и такие кристаллы обладают хорошей теплопроводностью. К ним относятся металлы. Диэлектрики, у которых энергетические зоны полностью достроены, обладают значительно худшей теплопроводностью, так как основная доля теплоты передается взаимодействием ионов.
Магнитные свойства кристаллов также зависят от заполнения энергетических зон атомов. При незаполненных подуровнях собственные моменты электронов нескомпен-сированы, в результате чего кристалл становится парамагнетиком или даже ферромагнетиком. При заполненных энергетических зонах кристалл будет диамагнетиком (см. п. 15.1).
Все кристаллы по характеру превалирующей связи подразделяют на молекулярные, ковалентные, металлические и ионные. Однако такое разделение условно, так как в некоторых случаях может действовать не один тип связи, а несколько.
