Structura cristalină a metalelor. Spațiu cristalin de metale

Unul dintre cele mai frecvente materiale pe care oamenii îi plăcea întotdeauna să le lucreze era metalul. În fiecare epocă, preferința a fost dată diferitelor tipuri de substanțe uimitoare. Deci, mileniul IV-III î.en este considerat secolul de chalcolit sau de cupru. Mai târziu, acesta este înlocuit cu bronz, iar apoi cel care, până în prezent, este real - fier, intră în vigoare.

Astăzi, la toate greu de imaginat că la un moment dat a fost posibil să se renunțe la produsele din metal, pentru aproape orice, de la articole de uz casnic, instrumente medicale și terminând cu echipamente grele și ușoare este compus din acest material, sau include, în calitatea sa de membru părțile individuale ale acesteia. De ce au reușit metalele să câștige o astfel de popularitate? Care sunt caracteristicile și modul în care aceasta este inerentă structurii lor, să încercăm să înțelegem în continuare.

Conceptul general de metale

"Chimie, gradul 9" este un manual pentru elevi. Este în el că metalele sunt studiate în detaliu. Luând în considerare proprietățile lor fizice și chimice, este dat un capitol mare, deoarece diversitatea lor este extrem de mare.

Din această vârstă se recomandă să se dea copiilor o idee despre acești atomi și proprietățile lor, deoarece adolescenții pot deja să aprecieze pe deplin valoarea acestor cunoștințe. Ei văd perfect că varietatea de obiecte, mașini și alte lucruri care le înconjoară este în esență de natură metalică.

Ce este metalul? Din punct de vedere al chimiei, este obișnuit să se facă referire la acești atomi aceia care au:

• un număr mic de electroni la nivel extern;
• prezintă proprietăți puternice de reducere;
• au o raza atomica mare;
• deoarece substanțele simple posedă o serie de proprietăți fizice specifice.

Baza de cunoaștere a acestor substanțe poate fi obținută dacă luăm în considerare structura atomică-cristalină a metalelor. Explică toate caracteristicile și proprietățile acestor compuși.

În tabelul periodic pentru metale, cea mai mare parte a tabelului este atribuită, deoarece formează toate subgrupele și cele principale din primul în al treilea grup. Prin urmare, superioritatea lor numerică este evidentă. Cele mai frecvente sunt:

• calciu;
• sodiu;
• titan;
• fier;
• magneziu;
• aluminiu;
• potasiu.

Toate metalele au un număr de proprietăți care le permit să fie combinate într-un singur grup mare de substanțe. La rândul lor, aceste proprietăți explică structura cristalului metalelor.

Proprietăți ale metalelor

Proprietățile specifice ale substanțelor luate în considerare sunt următoarele.

1. Stralucire metalica. Toți reprezentanții substanțelor simple pe care le au, cu cele mai identice culoarea albă argintie. Numai câteva (aur, cupru, aliaje) sunt diferite.
2. Kovkost și plasticitatea - capacitatea de a se deforma și de a se recupera destul de ușor. La diverși reprezentanți se exprimă într-o măsură inegală.
3. Conductivitatea electrică și conductivitatea termică sunt una dintre principalele proprietăți care determină domeniul de aplicare a metalului și a aliajelor sale.

Structura cristalină a metalelor și a aliajelor explică motivul pentru fiecare dintre proprietățile indicate și vorbește despre expresia lor în fiecare reprezentant particular. Dacă cunoașteți caracteristicile acestei structuri, puteți influența proprietățile eșantionului și puteți ajusta parametrii doriți, pe care oamenii le fac de mai multe decenii.

Structura atomică-cristal a metalelor

Care este structura, ceea ce se caracterizează? Numai numele sugerează că toate metalele sunt cristale într-o stare solidă, adică în condiții normale (cu excepția mercurului, care este lichid). A Ce este un cristal?

Aceasta este o imagine grafică convențională construită prin trecerea liniilor imaginare prin atomii care construiesc corpul. Cu alte cuvinte, fiecare metal constă din atomi. Ele sunt situate în ea nu este haotic, dar foarte corect și în mod constant. Deci, dacă conectați mental toate aceste particule într-o singură structură, veți obține o imagine frumoasă sub forma unui corp geometric obișnuit de o anumită formă.

Aceasta este denumită în mod obișnuit o latură de cristal a unui metal. Este foarte complexă și spațioasă voluminoasă, prin urmare, pentru simplitate, nu toate, ci doar o parte, o celulă elementară este arătată. Totalitatea acestor celule, colectate împreună și reflectate în spațiul tridimensional, și formează laturi cristaline. Chimia, fizica și metalurgia sunt științe care studiază trăsăturile structurale ale unor astfel de structuri.

Celula celulară este un set de atomi care sunt localizați la o anumită distanță unul de celălalt și coordonează în jurul lor un număr strict fixat de alte particule. Se caracterizează prin densitatea de ambalare, distanța dintre structurile compozite, numărul de coordonare. În general, toți acești parametri sunt caracteristici întregului cristal și, prin urmare, reflectă proprietățile expuse de metal.

Există mai multe soiuri cristalite. Toți au un lucru în comun: în noduri există atomi, iar în interior este un nor de gaz de electroni, care este format din libera circulație a electronilor din interiorul cristalului.

Tipuri de laturi cristaline

Paisprezece variante ale structurii rețelei sunt de obicei combinate în trei tipuri principale. Ele sunt după cum urmează:

1. Spațiu centrat cubic.
2. Hexagonală închisă.
3. Cubic centrat pe față.

Structura cristalului de metale a fost studiată doar datorită electron microscopie, când a devenit posibil să se obțină mari măriri ale imaginilor. Și clasificarea tipurilor de laturi a fost inițial adusă de omul de știință francez Brava, al cărui nume de familie sunt uneori numiți.

Spațiu centrat

Structura rețelei cristaline a metalelor de acest tip este următoarea structură. Acesta este un cub, la nodurile căruia există opt atomi. Un altul este situat în centrul spațiului liber al celulei, ceea ce explică denumirea "centrată pe volum".

Aceasta este una dintre variantele celei mai simple structuri a unei celule elementare și, prin urmare, a întregii rețele ca întreg. Acest tip are următoarele metale:

• molibden;
• vanadiu;
• crom;
• mangan;
• alfa-fier;
• betta-fier și altele.

Principalele proprietăți ale unor astfel de reprezentanți - un grad ridicat de ductilitate și plasticitate, duritate și rezistență.

Grilaj centrat pe față

Structura cristalină a metalelor având o latură cubică centrată pe față are următoarea structură. Acesta este un cub care cuprinde paisprezece atomi. Opt dintre ei formează site-uri de zăbrele, iar alte șase sunt situate câte una pe fiecare față.

O structură similară are:

• aluminiu;
• nichel;
• plumb;
• gamma-fier;
• cupru.

Principalele proprietăți distinctive - strălucire de diferite culori, luminozitate, rezistență, ductilitate, rezistență crescută la coroziune.

Gratar hexagonal

Structura de cristal a metalelor cu acest tip zăbrele, următoarele. În inima celulei unității este o prismă hexagonală. La nodurile sale există 12 atomi, alte două pe baze și trei atomi se află liber în interiorul spațiului din centrul structurii. Doar șaptesprezece atomi.

O astfel de configurație complexă are metale precum:

• alfa titan;
• magneziu;
• alfa-cobalt;
• zinc.

Proprietățile principale - un grad ridicat de rezistență, un luciu argintiu puternic.

Defecte ale structurii cristaline a metalelor

Cu toate acestea, toate tipurile de celule considerate pot avea defecte naturale sau așa-numitele defecte. Acest lucru se datorează diferitelor motive: atomii străini și impuritățile din metale, influențele externe și altele asemenea.

Prin urmare, există o clasificare care reflectă defectele pe care le pot avea laturile cristaline. Chimia ca știință studiază fiecare dintre ele pentru a identifica cauza și metoda de eliminare, astfel încât proprietățile materialului nu se schimbă. Deci, defectele sunt după cum urmează.

1. Punct. Acestea sunt de trei tipuri principale: posturi vacante, impurități sau atomi dislocați. Ele duc la o deteriorare a proprietăților magnetice ale metalului, a conductivității sale electrice și termice.
2. Linear sau dislocare. Alocați marginile și șuruburile. Deteriorați forța și calitatea materialului.
3. Defecte de suprafață. Afectează aspectul și structura metalelor.

În prezent, au fost dezvoltate metode de eliminare a defectelor și de obținere a cristalelor pure. Cu toate acestea, ele nu pot fi complet eradicate, nu există nici o latură ideală de cristal.

Importanța cunoștințelor despre structura de cristal a metalelor

Din cele de mai sus, este evident că cunoașterea structurii și a structurii fine permite prezicerea proprietăților materialului și influențarea acestuia. Și vă permite să faceți chimia științei. Gradul 9 școlile secundare face ca procesul de învățare se concentrează pe ceea ce elevii pentru a forma o noțiune clară a importanței lanțului logic fundamental: compozitie - structura - proprietati - aplicatie.

Informațiile despre structura cristalină a metalelor sunt foarte clar ilustrate această dependență și îi permite profesorului să explice clar și să îi arate copiilor cât de important este să cunoască structura fină pentru a folosi în mod corect și competent toate proprietățile.