Struktur kristal logam. Kekisi kristal logam

Salah satu bahan yang paling biasa yang orang suka bekerja dengannya adalah logam. Di setiap era, keutamaan diberikan kepada pelbagai jenis bahan yang menakjubkan ini. Jadi, milenium IV-III SM dianggap abad chalcolite, atau tembaga. Kemudian ia digantikan dengan gangsa, dan kemudian yang hingga hari ini adalah sebenarnya - besi, mula berkuat kuasa.

Pada hari ini, secara umum, sukar untuk membayangkan bahawa ia sekali boleh dilakukan tanpa produk logam, kerana hampir semuanya, dari benda-benda sehari-hari, alat perubatan dan berakhir dengan peralatan ringan dan ringan, terdiri daripada bahan ini atau termasuk bahagian-bahagiannya. Mengapa logam berjaya memenangi populariti seperti itu? Apakah ciri-ciri dan bagaimana ia wujud dalam struktur mereka, mari kita cuba memahami lebih jauh.

Konsep umum logam

"Kimia, gred 9" adalah buku teks untuk kanak-kanak sekolah. Di sinilah logam dipelajari secara terperinci. Pertimbangan terhadap sifat fizikal dan kimia mereka diberikan bab yang besar, kerana kepelbagaian mereka sangat besar.

Ia adalah dari zaman ini bahawa mereka mengesyorkan memberi anak kepada idea-idea atom dan harta benda mereka, kerana remaja sudah dapat sepenuhnya menghargai nilai pengetahuan tersebut. Mereka dengan sempurna melihat bahawa pelbagai objek, kereta dan benda-benda lain di sekelilingnya pada dasarnya bersifat metalik.

Apakah logam? Dari sudut pandangan kimia, adalah kebiasaan untuk merujuk kepada atom-atom ini yang mempunyai:

• Sejumlah elektron di peringkat luaran;
• Mempamerkan sifat pengurangan yang kuat;
• Mempunyai jejari atom yang besar;
• Sebagai bahan mudah mempunyai beberapa sifat fizikal tertentu.

Asas pengetahuan tentang bahan-bahan ini dapat diperolehi jika kita mempertimbangkan struktur atom-kristal logam. Ia menerangkan semua ciri dan sifat sebatian ini.

Dalam jadual berkala, kebanyakan jadual dikhaskan untuk logam, kerana ia membentuk semua subkumpulan dan yang utama dari yang pertama ke kumpulan ketiga. Oleh itu, kelebihan berangka mereka adalah jelas. Yang paling umum adalah:

• Kalsium;
• Natrium;
• Titanium;
• Besi;
• Magnesium;
• Aluminium;
• Kalium.

Semua logam mempunyai beberapa sifat yang membolehkan mereka digabungkan menjadi satu kumpulan besar bahan. Sebaliknya, sifat-sifat ini menerangkan struktur kristal logam.

Sifat-sifat logam

Ciri-ciri khusus bahan-bahan yang dipertimbangkan adalah seperti berikut.

1. Bersinar logam. Semua wakil bahan mudah yang mereka miliki, dengan kebanyakan warna keperakan putih yang sama. Hanya beberapa (emas, tembaga, aloi) berbeza.
2. Kovkost dan plastik - keupayaan untuk ubah bentuk dan pulih dengan mudah. Pada wakil yang berbeza ia dinyatakan dalam ukuran yang tidak sama rata.
3. Kekonduksian elektrik dan kekonduksian terma - salah satu sifat utama, yang menentukan skop logam dan aloinya.

Struktur kristal logam dan aloi menerangkan sebab setiap sifat yang dinyatakan dan berbicara tentang ekspresi mereka dalam setiap wakil tertentu. Jika anda mengetahui spesifik struktur itu, anda boleh mempengaruhi ciri-ciri sampel dan menyesuaikannya dengan parameter yang dikehendaki, yang telah dilakukan oleh orang ramai selama beberapa dekad.

Struktur kristal atom logam

Apakah struktur ini yang dicirikan? Nama itu menunjukkan bahawa semua logam adalah kristal dalam keadaan pepejal, iaitu, dalam keadaan normal (kecuali raksa, iaitu cecair). Dan apakah itu kristal?

Ini adalah imej grafik konvensional, dibina dengan menyeberangi garis khayalan melalui atom-atom yang membina badan. Dalam erti kata lain, setiap logam terdiri daripada atom. Mereka terletak di dalamnya tidak huru-hara, tetapi sangat betul dan konsisten. Oleh itu, jika anda menyambung secara mental semua zarah-zarah ini dalam satu struktur, anda akan mendapat imej yang indah dalam bentuk badan geometri biasa dalam bentuk tertentu.

Ini biasanya dipanggil kisi kristal logam. Oleh itu, ia sangat kompleks dan spatial, oleh itu, untuk kesederhanaan, tidak semua itu, tetapi hanya sebahagian daripadanya, ditunjukkan sebagai sel asas. Seluruh sel-sel tersebut, dipasang bersama-sama dan ditunjukkan dalam ruang tiga dimensi, membentuk kisi-kisi kristal. Kimia, fizik dan metalurgi adalah sains yang mengkaji struktur struktur struktur tersebut.

Sel unit sangat adalah satu set atom yang terletak pada jarak tertentu antara satu sama lain dan menyelaraskan sekelilingnya dengan jumlah zarah yang lain yang tetap. Ia dicirikan oleh ketumpatan pembungkusan, jarak antara struktur komposit, nombor koordinasi. Secara umum, semua parameter ini adalah ciri-ciri keseluruhan kristal, dan oleh itu mencerminkan sifat-sifat yang dipamerkan oleh logam.

Terdapat beberapa jenis kisi kristal. Mereka semua mempunyai satu ciri - terdapat atom-atom di dalam nod, dan di dalamnya adalah awan gas elektron, yang dibentuk oleh pergerakan bebas elektron di dalam kristal.

Jenis kekisi kristal

Empat belas varian struktur kisi biasanya digabungkan menjadi tiga jenis utama. Mereka adalah seperti berikut:

1. Kubik berpusatkan ruang.
2. Heksagonal rapat.
3. Kubik berpusatkan muka.

Struktur kristal logam dipelajari hanya kerana mikroskopi elektron, apabila ia menjadi mungkin untuk mendapatkan pembesaran besar imej. Dan klasifikasi jenis kisi pertama kali dibawa oleh saintis Perancis Brava, yang nama keluarga mereka kadang-kadang dipanggil.

Kisi yang berpusatkan ruang

Struktur kisi kristal logam jenis ini adalah struktur berikut. Ini adalah kiub dengan lapan atom dalam nodnya. Satu lagi terletak di tengah-tengah ruang dalaman sel yang bebas, yang menerangkan nama "volume-centered".

Ini adalah salah satu daripada varian struktur paling mudah sel asas, dan oleh itu seluruh kisi secara keseluruhan. Jenis ini mempunyai logam berikut:

• Molibdenum;
• Vanadium;
• Chrome;
• Mangan;
• Besi-alfa;
• Betta-besi dan lain-lain.

Ciri-ciri utama wakil tersebut - tahap kemuluran dan kepekaan yang tinggi, kekerasan dan kekuatan.

Memerah muka berpusatkan muka

Struktur kristal logam yang mempunyai kisi kubik berpusat muka adalah struktur berikut. Ini adalah kiub yang mengandungi empat belas atom. Lapan daripada mereka membentuk laman kisi, dan enam lagi terletak pada satu muka.

Struktur yang serupa mempunyai:

• Aluminium;
• Nikel;
• Memimpin;
• Gamma-iron;
• Tembaga.

Ciri-ciri utama yang membezakan - bersinar warna yang berbeza, ringan, kekuatan, kemuluran, meningkatkan ketahanan terhadap kakisan.

Kisi heksagon

Struktur kristal logam yang mempunyai kisi jenis ini adalah seperti berikut. Di tengah-tengah sel unit adalah prisma heksagon. Di simpulnya terdapat 12 atom, dua lagi di dasar dan tiga atom bebas terletak di dalam ruang di tengah struktur. Hanya tujuh belas atom.

Konfigurasi yang kompleks ini mempunyai logam seperti:

• Alpha-titanium;
• Magnesium;
• Alpha-kobalt;
• Zink.

Ciri-ciri utama - kekuatan tinggi, bersinar perak yang kuat.

Kecacatan struktur kristal logam

Walau bagaimanapun, semua jenis sel yang dipertimbangkan boleh mempunyai kecacatan semula jadi, atau apa yang dipanggil kecacatan. Ini boleh disebabkan oleh pelbagai sebab: atom asing dan kekotoran dalam logam, pengaruh luaran dan sejenisnya.

Oleh itu, terdapat klasifikasi yang mencerminkan kecacatan yang mungkin terdapat kisi kristal. Kimia sebagai kajian sains masing-masing untuk mengenal pasti punca dan kaedah penghapusan supaya sifat-sifat bahan tidak berubah. Oleh itu, kecacatan adalah seperti berikut.

1. Menunjuk. Mereka terdiri daripada tiga jenis utama: kekosongan, kekotoran atau atom yang dislokasi. Mereka membawa kepada kemerosotan sifat magnet logam, kekonduksian elektrik dan habanya.
2. Linear, atau dislokasi. Alokkan margin dan skru. Memerangi kekuatan dan kualiti bahan.
3. Kecacatan permukaan. Mempengaruhi rupa dan struktur logam.

Pada masa ini, kaedah untuk menghapuskan kecacatan dan mendapatkan kristal tulen telah dibangunkan. Walau bagaimanapun, mereka tidak boleh dibasmi sepenuhnya, tidak ada kisi kristal yang ideal.

Kepentingan pengetahuan mengenai struktur kristal logam

Dari bahan di atas, jelas bahawa struktur struktur dan struktur yang baik membolehkan untuk meramalkan sifat-sifat bahan dan mempengaruhinya. Dan ia membolehkan anda melakukan sains kimia. Bentuk sekolah ke-9 sekolah menengah memberi penekanan dalam proses pembelajaran untuk membentuk konsep yang jelas tentang pentingnya rantai logikal asas: komposisi - struktur - sifat - aplikasi.

Maklumat mengenai struktur kristal logam sangat jelas menggambarkan hubungan ini dan membolehkan guru menjelaskan dengan jelas dan menunjukkan kepada anak-anak betapa pentingnya mengetahui struktur halus untuk menggunakan dan menggunakan semua harta benda dengan betul dan cekap.