Kristalna struktura metala. Kristalna rešetka metala

Jedan od najčešćih materijala koji su ljudi uvijek voljeli raditi bilo je metal. U svakom razdoblju prednost je dana različitim vrstama tih nevjerojatnih tvari. Dakle, IV-III. Tisućljeća prije Krista smatra se stoljećem kalcitola ili bakra. Kasnije ga zamjenjuje brončana, a zatim ono što je do danas aktualno - željezo, stupa na snagu.

Danas, općenito, teško je zamisliti da je to bilo moguće bez metalnih proizvoda, jer gotovo sve, od predmeta kućanstva, medicinskih instrumenata i završava s teškom i laganom opremom, sastoji se od ovog materijala ili uključuje dijelove. Zašto su metal uspjeli osvojiti takvu popularnost? Koje su značajke i kako je to inherentno u njihovoj strukturi, pokušajmo dalje razumjeti.

Opći koncept metala

"Kemija, razina 9" je udžbenik za školsku djecu. U njemu se detaljno proučavaju metali. Razmatranje njihovih fizičkih i kemijskih svojstava dobilo je veliko poglavlje, jer je njihova raznolikost izuzetno velika.

Od tog je doba preporučljivo dati djeci ideju tih atoma i njihovih svojstava, jer tinejdžeri već u potpunosti mogu cijeniti vrijednost takvog znanja. Oni savršeno vide da je raznolikost objekata, automobila i drugih stvari koje ih okružuju u osnovi metalne prirode.

Što je metal? S gledišta kemije, uobičajeno je da se o tim atomima upućuju oni koji imaju:

• mali broj elektrona na vanjskoj razini;
• pokazuju snažna svojstva smanjenja;
• imaju veliki atomski polumjer;
• jer jednostavne tvari posjeduju niz specifičnih fizikalnih svojstava.

Temelj znanja o tim supstancama može se dobiti ako uzmemo u obzir atomsko-kristalnu strukturu metala. Objašnjava sve značajke i svojstva tih spojeva.

U periodičnoj tablici za metale, većina tablice je dodijeljena, jer formiraju sve podskupine i glavne od prve do treće skupine. Stoga je njihova numerička superiornost očigledna. Najčešći su:

• kalcij;
• natrij;
• titan;
• željezo;
• magnezij;
• aluminij;
• kalij.

Svi metali imaju niz svojstava koji im omogućuju da se kombiniraju u jednu veliku skupinu tvari. Zauzvrat, ova svojstva objašnjavaju kristalnu strukturu metala.

Svojstva metala

Specifična svojstva razmatranih tvari su kako slijedi.

1. Metalni sjaj. Svi predstavnici jednostavnih tvari koje imaju, s najviše identičnih srebrnasto bijele boje. Samo nekoliko (zlato, bakar, legure) su različite.
2. Kovkost i plastičnost - sposobnost deformiranja i oporavka dovoljno lako. Na različitim predstavnicima se izražava u neravnopravnoj mjeri.
3. Električna vodljivost i toplinska vodljivost jedno su od glavnih svojstava koja određuju područje primjene metala i njegovih legura.

Kristalna struktura metala i legura objašnjava razlog svake od navedenih svojstava i govori o njihovom izrazu u svakom pojedinom predstavniku. Ako znate značajke ove strukture, možete utjecati na svojstva uzorka i prilagoditi ih željenim parametrima, koje ljudi rade već desetljećima.

Atomska-kristalna struktura metala

Koja je to struktura, ono što je karakterizirano? Sam naziv sugerira da su svi metali kristali u čvrstom stanju, to jest, pod normalnim uvjetima (osim žive, koja je tekućina). Što je kristal?

Ovo je konvencionalna grafička slika konstruirana prelaskom imaginarnih linija kroz atome koji grade tijelo. Drugim riječima, svaki metal se sastoji od atoma. Nalaze se u njoj nije kaotičan, ali vrlo korektno i dosljedno. Dakle, ako psihički povezujete sve te čestice u jednoj strukturi, dobit ćete lijepu sliku u obliku regularnog geometrijskog tijela nekog oblika.

To se obično naziva kristalna rešetka metala. Vrlo je složen i prostorno opsežan, stoga, zbog jednostavnosti, nije sve, već samo dio, elementarna ćelija. Ukupnost takvih stanica, sakupljena i odražavana u trodimenzionalni prostor, i oblikuje kristalne rešetke. Kemija, fizika i metalurgija su znanosti koje proučavaju strukturne značajke takvih struktura.

Jedinica jedinica je skup atoma koji se nalaze na određenoj udaljenosti i koordiniraju oko njih strogo fiksni broj drugih čestica. Karakterizira ga gustoća pakiranja, udaljenost između kompozitnih struktura, koordinacioni broj. Općenito, svi ovi parametri su karakteristični za cijeli kristal, pa stoga odražavaju svojstva koja pokazuje metal.

Postoji nekoliko vrsta kristalnih rešetki. Svi imaju jednu zajedničku stvar: atomi su u čvorovima, a unutra je oblak elektronskog plina koji nastaje slobodnim kretanjem elektrona unutar kristala.

Vrste kristalnih rešetki

Četrnaest varijanti strukture rešetke obično se kombiniraju u tri glavne vrste. Oni su kako slijedi:

1. Prostorno kubično.
2. Heksagonalno pakiranje.
3. Kubni prostor okrenut licem.

Kristalna struktura metala proučavana je samo zahvaljujući elektronska mikroskopija, kada je postalo moguće dobiti velika povećanja slika. A klasifikacija vrsta rešetki najprije je donio francuski znanstvenik Brava, čije ime se ponekad naziva.

Prostorna rešetka

Struktura kristalne rešetke metala ovog tipa je sljedeća struktura. Ovo je kocka, na čvorovima kojih ima osam atoma. Drugi se nalazi u središtu slobodnog unutarnjeg prostora ćelije, što objašnjava naziv "središte volumena".

Ovo je jedna od varijanti najjednostavnije strukture elementarne ćelije, a time i cijele rešetke kao cjeline. Ovaj tip ima sljedeće metale:

• molibden;
• vanadij;
• krom;
• mangana
• alfa-željezo;
• betta-željezo i drugi.

Glavna svojstva takvih predstavnika - visok stupanj duktilnosti i plastičnosti, tvrdoće i čvrstoće.

Rizik okrenut licem

Kristalna struktura metala s kubnom rešetkom usmjerenom na lice je sljedeća struktura. Ovo je kocka koja uključuje četrnaest atoma. Osam od njih formiraju rešetke, a šest ih se nalazi na svakom licu.

Slična struktura ima:

• aluminij;
• nikla;
• vode;
• y-željezo;
• bakar.

Glavna obilježja - sjaj različitih boja, lakoća, čvrstoća, duktilnost, povećana otpornost na koroziju.

Šesterokutna rešetka

Kristalna struktura metala s ovu vrstu rešetke, sljedeće. U središtu jedinice je šesterokutni prizm. Na čvorovima ima 12 atoma, još dva na podnožju i tri atoma slobodno leže unutar prostora u središtu strukture. Samo sedamnaest atoma.

Takva složena konfiguracija ima takve metale kao što su:

• a titan;
• magnezij;
• alfa-kobalt;
• cink.

Glavna svojstva - visok stupanj snage, snažan srebrni sjaj.

Nedostaci kristalne strukture metala

Međutim, sve vrste stanica koje se razmatraju mogu imati prirodne nedostatke ili takozvane nedostatke. To može biti zbog raznih razloga: strani atomi i nečistoće u metalima, vanjske utjecaje i slično.

Stoga postoji klasifikacija koja odražava nedostatke koji mogu imati kristalni rešetki. Kemija kao znanost proučava svaki od njih kako bi se utvrdio uzrok i način uklanjanja tako da se svojstva materijala ne mijenjaju. Dakle, nedostaci su sljedeći.

1. Točka. Postoje tri glavne vrste: slobodna radna mjesta, nečistoće ili dislocirani atomi. One dovode do propadanja magnetskih svojstava metala, njegove električne i toplinske provodljivosti.
2. Linearna ili dislokacija. Dodijelite rubni i vijak. Pogoršati snagu i kvalitetu materijala.
3. Nedostaci površine. Utječu na izgled i strukturu metala.

Trenutno su razvijene metode za uklanjanje nedostataka i dobivanje čistih kristala. Međutim, one se ne mogu potpuno iskorijeniti, nema idealne kristalne rešetke.

Važnost znanja o kristalnoj strukturi metala

Iz gore navedenog, očito je da poznavanje fine strukture i strukture omogućuje predviđanje svojstava materijala i njihov utjecaj. I to vam omogućuje da obavljate kemiju znanosti. Ocjena 9 srednjih škola čini proces učenja usredotočuje se na ono što učenici da se formira jasnu predodžbu o važnosti temeljnog logičkog lanca: Sastav - struktura - svojstva - aplikacija.

Podaci o kristalnoj strukturi metala jasno su ilustrirani ovu ovisnost i omogućuje nastavniku da jasno objasni i pokazati djeci koliko je važno znati fina struktura kako bi ispravno i kompetentno koristila sva svojstva.