Kristalna struktura kovin. Kristalna mreža kovin

Eden najpogostejših materialov, s katerimi so ljudje vedno želeli sodelovati, je bil kovina. V vsaki dobi je bila prednost namenjena različnim vrstam teh čudovitih snovi. Torej, IV-III tisočletje pr. N. Št. Velja za stoletje halkolita ali bakra. Kasneje se nadomesti z bronasto, nato pa tisto, ki je do danes dejansko - železo, začne veljati.

Danes sploh težko predstavljati, da je bilo v enem trenutku, da se odpravijo s kovinskimi izdelki, za skoraj vse, od gospodinjskih predmetov, medicinskih instrumentov in konča s težko in svetlobno opremo, ki je sestavljena iz tega materiala, ali ima v svojem članstvu posamezne dele. Zakaj je metal uspelo pridobiti takšno popularnost? Kaj je še posebej očitna in kako se vključiti v svojo strukturo, poskušali ugotoviti, na.

Splošni koncept kovin

"Kemija, razred 9" je učbenik za šolarje. V njej se podrobno proučujejo kovine. Razmišljanje o njihovih fizikalnih in kemijskih lastnostih je veliko poglavje, ker je njihova raznolikost izredno velika.

Od te dobe je priporočljivo, da otrokom predstavimo idejo o teh atomih in njihovih lastnostih, saj lahko najstniki v celoti cenijo vrednost takšnega znanja. Popolnoma vidijo, da je raznolikost predmetov, avtomobilov in drugih stvari, ki jih obkrožajo, v bistvu kovinske narave.

Kaj je kovina? Z vidika kemije je običajno omeniti ta atoma tiste, ki imajo:

• majhno število elektronov na zunanji ravni;
• kažejo močne redukcijske lastnosti;
• imajo velik atomski polmer;
• saj imajo preproste snovi številne posebne fizikalne lastnosti.

Temelj znanja o teh snoveh je mogoče pridobiti, če upoštevamo atomsko-kristalno strukturo kovin. Pojasnjuje vse lastnosti in lastnosti teh spojin.

V periodični tabeli za kovine je večina tabele dodeljena, saj tvorijo vse podskupine in glavne od prve do tretje skupine. Zato je njihova numerična superiornost očitna. Najpogostejši so:

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

Vse kovine imajo številne lastnosti, ki jim omogočajo združitev v eno veliko skupino snovi. Te lastnosti pa pojasnjujejo kristalno strukturo kovin.

Lastnosti kovin

Posebne lastnosti obravnavanih snovi so naslednje.

1. Kovinski sijaj. Vsi predstavniki preprostih snovi, ki jih imajo, z najbolj identičnimi srebrno bela barva. Le nekaj (zlato, baker, zlitine) so drugačne.
2. Kovkost in plastičnost - zmožnost deformiranja in predelave dovolj enostavno. Pri različnih predstavnikih se izrazi v neenakopravnem merilu.
3. Električna prevodnost in toplotna prevodnost sta ena glavnih lastnosti, ki določata področje uporabe kovine in njegovih zlitin.

Kristalinična struktura kovin in zlitin pojasnjuje razlog za vsako od navedenih lastnosti in govori o njihovem izražanju pri vsakem posameznem predstavniku. Če poznate značilnosti te strukture, lahko vplivate na lastnosti vzorca in ga prilagodite želenim parametrom, ki jih ljudje počnejo že več desetletij.

Atomsko kristalna struktura kovin

Kakšna je ta struktura, kaj je značilno? Samo ime nakazuje, da so vse kovine v trdnem stanju, to je pod normalnimi pogoji (razen živega srebra, ki je tekočina). A Kaj je kristal?

To je običajna grafična podoba, zgrajena s prestopom namišljenih črt skozi atome, ki tvorijo telo. Z drugimi besedami, vsaka kovina je sestavljena iz atomov. Nahajajo se v tem, da ni kaotična, ampak zelo pravilno in dosledno. Torej, če duševno povežete vse te delce v eni strukturi, boste dobili lepo podobo v obliki rednega geometrijskega telesa neke oblike.

To se običajno imenuje kristalna mreža iz kovine. Je zelo zapletena in prostorsko obsežna, zato je zaradi preprostosti prikazana ne samo vsa, ampak le del, elementarna celica. Vse celice, zbrane skupaj in se odražajo v tridimenzionalni prostor, in tvori kristalne rešetke. Kemija, fizika in metalurgija so znanosti, ki preučujejo strukturne značilnosti takih struktur.

Enota celice je niz atomov, ki se nahajajo na določeni razdalji drug od drugega in koordinirajo okoli njih strogo določeno število drugih delcev. Zanj je značilna gostota embalaže, razdalja med kompozitnimi strukturami, koordinacijska številka. Na splošno so vsi ti parametri značilni za celoten kristal, zato odražajo lastnosti, ki jih ima kovina.

Obstaja več vrst kristalne rešetke. Vsi imajo skupno skupno: v vozliščih so atomi, notranjost pa je oblak elektronskega plina, ki se tvori s prostim gibanjem elektronov znotraj kristala.

Vrste kristalnih rešetk

Štirinajst variant strukture rešetke običajno združimo v tri glavne vrste. Ti so naslednji:

1. Prostorsko osredotočeni kubični.
2. Šestokotno tesno zapakirano.
3. Kocka, osredotočena na obraz.

Kristalno strukturo kovin je preučevala le zahvaljujoč elektronska mikroskopija, ko je bilo mogoče pridobiti velike povečave slik. In klasifikacijo tipov rešetk je najprej prinesel francoski znanstvenik Brava, katerega priimek včasih imenujemo.

Rešetka usmerjena v vesolje

Struktura kristalne rešetke kovin te vrste je naslednja struktura. To je kocka, na vozliščih, kjer je osem atomov. Še ena se nahaja v središču prostega notranjega prostora celice, kar pojasnjuje ime "zvočno usmerjeno".

To je ena od variant najpreprostejše strukture elementarne celice in s tem celotne rešetke kot celote. Ta vrsta ima naslednje kovine:

• molibden;
• vanadij;
• krom;
• mangan;
• alfa-železo;
• Betta-železo in drugi.

Glavne značilnosti teh predstavnikov - visoka stopnja duktilnosti in plastičnosti, trdote in moči.

Rešetka s centriranjem obraza

Kristalna struktura kovin, ki imajo obrazno osrednjo kubično mrežo, je naslednja struktura. To je kocka, ki vključuje štirinajst atomov. Osem od njih tvori rešetne strani, še šest pa se nahaja na vsakem obrazu.

Podobna struktura ima:

• aluminij;
• nikelj;
• svinec;
• gama-železo;
• baker.

Glavne značilnosti - sijaj različnih barv, lahkotnost, moč, duktilnost, večja odpornost proti koroziji.

Šestkotna mreža

Kristalna struktura kovin z ta vrsta mrežo, naslednje. V središču enote celice je šesterokotna prizma. Na njegovih vozliščih je 12 atomov, dva na bazi in trije atomi prosto ležijo v prostoru v središču zgradbe. Samo sedemnajst atomov.

Takšna kompleksna konfiguracija ima take kovine, kot so:

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

Glavne lastnosti - visoka stopnja moči, močan srebrni lesk.

Okvare kristalne strukture kovin

Vendar pa lahko vse vrste celic, ki jih obravnavamo, lahko imajo naravne napake ali tako imenovane napake. To je lahko posledica različnih razlogov: tuji atomi in nečistoče v kovinah, zunanji vplivi in ​​podobno.

Zato obstaja razvrstitev, ki odraža pomanjkljivosti, ki jih imajo kristalne rešetke. Kemija kot znanost proučuje vsako od njih, da bi identificirala vzrok in način izločanja, tako da lastnosti materiala niso spremenjene. Torej, napake so naslednje.

1. Označeno. So trije glavni tipi: prosta delovna mesta, nečistoče ali dislocirani atomi. Privedejo do poslabšanja magnetnih lastnosti kovine, njegove električne in toplotne prevodnosti.
2. Linearna ali dislokacija. Dodelite mejno in vijak. Zmanjšajte moč in kakovost materiala.
3. Napake na površini. Vplivajo na videz in strukturo kovin.

Trenutno smo razvili metode za odpravo napak in pridobivanje čistih kristalov. Vendar jih ni mogoče popolnoma izkoreniniti, ni idealne kristalne rešetke.

Pomen znanja o kristalni strukturi kovin

Iz zgoraj navedenega je očitno, da poznavanje fine strukture in strukture omogoča napovedovanje lastnosti materiala in vpliv na njih. In to vam omogoča, da naredite kemijo znanosti. V 9. razredu šole splošne šole je poudarek na učnem procesu, da se oblikuje jasen koncept pomembnosti temeljne logične verige: sestava - struktura - lastnosti - uporaba.

Podatki o kristalni strukturi kovin so zelo jasno ilustrirani ta odvisnost in omogoča učitelju, da jasno pojasni in pokaže otrokom, kako pomembno je poznati fino strukturo, da bi pravilno in kompetentno uporabljali vse lastnosti.