7. Чем идеальный вырожденный газ фермионов отличается от невырожденного идеального газа?

http://ru.wikipedia.org/wiki/%C2%FB%F0%EE%E6%E4%E5%ED%ED%FB%E9_%E3%E0%E7

8. Какие существуют основные типы кристаллов?

По типу связей различают пять классов кристаллов.

1. Кристаллы молекулярные (с Ван-дер-Ваальсовыми связями). Энергия связи в таких кристаллах имеет значения порядка величины 103 ÷104 Дж/моль. Примерами таких кристаллов являются кристаллы затвердевших инертных газов- неона, аргона, криптона, ксенона.

2. Кристаллы с ковалентной связью. Взаимодействие между частицами в таких кристаллах обусловлено тем, что два электрона принадлежат одновременно двум атомам. Энергия связи в таких кристаллах имеет значения порядка величины 105 ÷106 Дж/моль. Примерами таких кристаллов являются кристаллы кремния, алмаза.

3. Кристаллы с водородной связью. Эта связь обусловлена наличием водорода в веществах. Она слабее ковалентной. Энергия связи в таких кристаллах имеет значения порядка величины 104 Дж/моль. Примерами таких кристаллов являются кристаллы льда, вещества КН2РО-сегнетоэлектрика, применяемого в устройствах обработки информации, фтороводорода НF , синильной кислоты НСN, фторида аммония NH4F и др.

4. Кристаллы с ионной связью. Эта связь обусловлена взаимодействием ионов. Энергия связи в таких кристаллах имеет значения порядка величины 105 ÷106 Дж/моль. Примерами таких кристаллов являются кристаллы поваренной соли NaCl, фторида лития LiF.

5. Кристаллы с металлической связью. В металлах все валентные электроны слабо связаны с остовами атомов (положительными ионами, находящимися в узлах кристаллической решётки) и обобществлены, так что нельзя определить какой валентный электрон к какому остову относится. Валентные электроны в металлах уподобляют идеальному электронному газу, заполняющему пространство между узлами кристаллической решётки, в которых находятся положительные ионы. Энергия связи в таких кристаллах имеет значения порядка величины 104 ÷105 Дж/моль. Примерами таких кристаллов являются кристаллы всех металлов.

В кристаллах также возможны смешанные связи.

9. Что происходит с энергетическими уровнями атомов (молекул) при объединении их в кристалл?

Итак, при объединении атомов происходит расщепление энергетических уровней в зоны. И не только для валентных электронов, но для всех более высокоэнергетических. Так как определяется размерами кристаллической решетки, ширина энергетической зоны не зависит от размеров кристалла, а зависит от природы кристалла (рода атома, постоянной решетки).

Уровни электронов, лежащих в потенциальной яме, также расщепляются, т.к. не исключена возможность тунелирования и волновые функции этих электронов распространяются в других атомах. Чем ближе к ядру, тем меньше расщепление и их можно считать вырожденными

10. Как преобразуются одноэлектронные волновые функции при объединении атомов в кристалл?

11. Что такое энергетические зоны? Как они возникают?

Энергетические зоны - совокупность возможных значений энергии валентных электронов в кристаллах.

Энергетические зоны:

- состоят из большого, но конечного числа очень близких уровней энергии; и

- разделены интервалами запрещенных значений энергии электронов (запрещенными зонами).

Возникновение зон можно объяснить, рассматривая либо движение частицы в периодич. поле (приближение слабой связи), либо модификацию энергетич. уровней атомов при их сближении (приближение сильной связи, см. Зонная теория ).Простейший вариант объяснения состоит в том, что при сближении N одинаковых атомов происходит расщепление каждого уровня на N подуровней вследствие перекрытия электронных оболочек атомов. Если число N очень велико (N), то расстояния между подуровнями стремятся к 0. Это и означает возникновение Э. з. При введении в кристалл примесных атомов (концентрация к-рых такова, что возможно перекрытие их электронных оболочек) могут возникать новые Э. з. (примесные зоны).