Кристална структура на металите. Кристална метална решетка

Един от най-често срещаните материали, с които хората винаги са искали да работят, е метал. Във всяка епоха предпочитание се дава на различни видове тези невероятни вещества. Така че IV-III хилядолетие пр.н.е. се считат за век на халколит или мед. По-късно тя се заменя с бронз, а след това този, който до днес е действителен - желязо, влиза в сила.

Днес, като цяло, е трудно да си представим, че веднъж е възможно да се направи без метални продукти, защото почти всичко, от домакински предмети, медицински инструменти и завършващи с тежко и леко оборудване, се състои от този материал или включва части от него. Защо металите успяват да спечелят такава популярност? Какви са характеристиките и как това е присъщо на тяхната структура, да се опитаме да разберем по-нататък.

Обща концепция за металите

"Химия, клас 9" е учебник за ученици. В него се изследват подробно металите. Отчитането на техните физични и химични свойства е дадена голяма глава, тъй като тяхното многообразие е изключително голямо.

От тази възраст се препоръчва да се дадат на децата представа за тези атоми и техните свойства, защото тийнейджърите вече могат напълно да оценят стойността на това знание. Те съвършено виждат, че разнообразието от предмети, коли и други неща, които ги заобикалят, е основно от метален характер.

Какво е метал? От гледна точка на химията е обичайно тези атоми да се отнасят към тези, които имат:

• малък брой електрони на външно ниво;
• показват силни редуциращи свойства;
• имат голям атомен радиус;
• тъй като простите вещества притежават редица специфични физични свойства.

Основата на познанието за тези вещества може да бъде получена, ако разгледаме атом-кристалната структура на металите. Той обяснява всички характеристики и свойства на тези съединения.

В периодичната таблица за металите се определя по-голяма част от таблицата, тъй като те формират всички подгрупи и основните от първата до третата група. Следователно численото им превъзходство е очевидно. Най-често срещаните са:

• калций;
• натрий;
• титан;
• желязо;
• магнезий;
• алуминий;
• калий.

Всички метали имат редица свойства, които им позволяват да бъдат комбинирани в една голяма група от вещества. От своя страна, тези свойства обясняват кристалната структура на металите.

Свойства на металите

Специфичните свойства на разглежданите вещества са както следва.

1. Метален блясък. Всички представители на простите вещества, които имат, с най-идентични сребрист бял цвят. Само няколко (злато, мед, сплави) са различни.
2. Ковкост и пластичност - способността да се деформира и възстановява достатъчно лесно. При различни представители тя се изразява в неравномерна мярка.
3. Електрическата проводимост и топлопроводимостта са една от основните свойства, които определят областта на приложение на метала и неговите сплави.

Кристалната структура на металите и сплавите обяснява причината за всяко от посочените свойства и говори за тяхното изразяване във всеки конкретен представител. Ако знаете характеристиките на тази структура, можете да повлияете на свойствата на извадката и да я приспособите към желаните параметри, които хората правят от много десетилетия.

Атомно-кристална структура на металите

Каква е тази структура, какво се характеризира? Самото наименование предполага, че всички метали са кристали в твърдо състояние, т.е. при нормални условия (с изключение на живака, който е течност). А Какво представлява кристалът?

Това е конвенционално графично изображение, конструирано чрез пресичане на въображаеми линии през атомите, които изграждат тялото. С други думи, всеки метал се състои от атоми. Те са разположени в него не е хаотично, но много правилно и последователно. Така че, ако психически свържете всички тези частици в една структура, ще получите красив образ под формата на редовно геометрично тяло от някаква форма.

Това обикновено се нарича кристална решетка на метал. Това е много сложно и пространствено обемно, затова за простота не всичко, а само част, елементарна клетка е показана. Цялата клетка, събрана заедно и отразена в триизмерното пространство, и образува кристални решетки. Химия, физика и металургия са науки, които изучават структурните характеристики на такива структури.

Самата единица клетка е набор от атоми, които са разположени на определено разстояние един от друг и координират около тях строго определен брой други частици. Характеризира се с плътността на опаковката, разстоянието между композитните структури, координационния номер. По принцип всички тези параметри са характерни за целия кристал и следователно отразяват свойствата, които металът проявява.

Има няколко разновидности кристални решетки. Всички те имат едно общо нещо: в възлите има атоми, а вътре е облак от електронен газ, който се образува от свободното движение на електрони вътре в кристала.

Видове кристални решетки

Четиринадесет варианта на структурата на решетката обикновено се комбинират в три основни типа. Те са както следва:

1. Космически центриран.
2. Шестоъгълни, близко опаковани.
3. Лицево центрирано кубично.

Кристалната структура на металите е проучена само благодарение на електронна микроскопия, когато стана възможно да се постигнат големи увеличения на изображенията. Класификацията на видовете решетки е за първи път донесена от френския учен Брава, чието фамилно име понякога се нарича.

Космически центрирана решетка

Структурата на кристалната решетка на метали от този тип е следната структура. Това е куб, в чиито възли има осем атома. Друг е разположен в центъра на свободното вътрешно пространство на клетката, което обяснява името "обемно-центрирано".

Това е един от вариантите на най-простата структура на елементарна клетка и следователно на цялата решетка като цяло. Този тип има следните метали:

• молибден;
• ванадий;
• хром;
• манган;
• алфа-желязо;
• бета-желязо и др.

Основните свойства на тези представители - висока степен на пластичност и пластичност, твърдост и сила.

Лице-центрирана решетка

Кристалната структура на металите с лицева центрирана кубична решетка е със следната структура. Това е куб, който включва четиринадесет атома. Осем от тях са оформени като решетки, а още шест са разположени по едно на всяко лице.

Подобна структура има:

• алуминий;
• никел;
• води;
• гама-желязо;
• мед.

Основните отличителни свойства - блясък на различни цветове, лекота, сила, пластичност, повишена устойчивост на корозия.

Шестоъгълна решетка

Кристалната структура на металите с този тип решетка, следното. В сърцето на единицата клетката е шестоъгълна призма. В своите възли има 12 атома, други две на основата и три атома свободно лежат вътре в пространството в центъра на структурата. Само седемнадесет атома.

Такава сложна конфигурация има такива метали като:

• алфа титан;
• магнезий;
• алфа-кобалт;
• цинк.

Основните свойства - висока степен на якост, силен сребрист блясък.

Дефекти на кристалната структура на металите

Въпреки това, всички видове клетки, които се имат предвид, могат да имат естествени дефекти или така наречените дефекти. Това може да се дължи на различни причини: чужди атоми и примеси в метали, външни влияния и други подобни.

Следователно, има класификация, отразяваща дефекти, които кристалните решетки могат да имат. Химията като наука изследва всяка една от тях, за да идентифицира причината и метода на елиминиране, така че свойствата на материала да не се променят. Така че дефектите са както следва.

1. Point. Те са от три основни типа: празни места, примеси или дислокационни атоми. Те водят до влошаване на магнитните свойства на метала, неговата електрическа и топлинна проводимост.
2. Линейно или изместване. Разпределете маргиналните и винтовете. Понижете силата и качеството на материала.
3. Повърхностни дефекти. Повлиява се на външния вид и структурата на металите.

Понастоящем са разработени методи за елиминиране на дефекти и получаване на чисти кристали. Въпреки това, те не могат да бъдат напълно изкоренени, няма идеална кристална решетка.

Значението на знанията за кристалната структура на металите

От горното е очевидно, че познаването на фината структура и структура позволява да се прогнозират свойствата на материала и да се повлияе върху тях. И това ви позволява да направите научна химия. Деветият клас на общообразователната школа поставя акцент върху учебния процес, за да оформи ясна концепция за значението на основната логическа верига: състав - структура - свойства - приложение.

Информацията за кристалната структура на металите е много ясно илюстрирана тази зависимост и позволява на учителя ясно да обясни и покаже на децата колко е важно да се знае фината структура, за да могат да използват правилно и компетентно всички свойства.