Et av de vanligste materialene som folk alltid har foretrukket å jobbe med, har vært metall. I hver epoke ble det gitt preferanse til forskjellige typer av disse fantastiske stoffene. Så IV-III årtusener f. Kr. anses å være Chalcoliths tidsalder, eller kobber. Senere er det erstattet av bronse, og så den som fortsatt er aktuell i dag – jern trer i kraft.
I dag er det generelt vanskelig å forestille seg at det en gang var mulig å klare seg uten metallprodukter, fordi nesten alt, fra husholdningsartikler, medisinske instrumenter og slutter med tungt og lett utstyr, består av dette materialet eller inkluderer separate deler ut av han. Hvorfor klarte metaller å få en slik popularitet? Hva er funksjonene og hvordan det er iboende i strukturen deres, la oss prøve å finne ut av det videre.
Generelt konsept for metaller
"Kjemi. Grad 9" er en lærebok somskolebarn lærer. Det er i det metaller studeres i detalj. Betraktningen av deres fysiske og kjemiske egenskaper er viet et stort kapittel, fordi deres mangfold er ekstremt stort.
Det er fra denne alderen at det anbefales å gi barn en idé om disse atomene og deres egenskaper, fordi tenåringer allerede fullt ut kan forstå verdien av slik kunnskap. De ser perfekt at mangfoldet av gjenstander, maskiner og andre ting rundt dem er basert på en metallisk natur.
Hva er metall? Fra et kjemisynspunkt er det vanlig å referere til disse atomene som de som har:
- et lite antall elektroner i det ytre nivået;
- vis sterke gjenopprettende egenskaper;
- ha en stor atomradius;
- hvor enkle stoffer har en rekke spesifikke fysiske egenskaper.
Kunnskapsgrunnlaget om disse stoffene kan oppnås ved å vurdere atom-krystallstrukturen til metaller. Den forklarer alle funksjonene og egenskapene til disse forbindelsene.
I det periodiske systemet for metaller er det meste av hele tabellen allokert, fordi de danner alle sekundære undergrupper og de viktigste fra første til tredje gruppe. Derfor er deres numeriske overlegenhet åpenbar. De vanligste er:
- kalsium;
- natrium;
- titanium;
- jern;
- magnesium;
- aluminium;
- kalium.
Alle metaller har en rekke egenskaper som gjør at de kan kombineres til én stor gruppe stoffer. I sin tur er det krystallstrukturen til metaller som forklarer disse egenskapene.
Egenskaper til metaller
De spesifikke egenskapene til stoffene som vurderes inkluderer følgende.
- Metalglans. Alle representanter for enkle stoffer har det, og de fleste av dem har samme sølvhvite farge. Bare noen få (gull, kobber, legeringer) er forskjellige.
- Formbarhet og plastisitet - evnen til å deformere og komme seg enkelt nok. For ulike representanter uttrykkes det i ulik grad.
- Elektrisk og termisk ledningsevne er en av hovedegenskapene som bestemmer omfanget av metallet og dets legeringer.
Krystallstrukturen til metaller og legeringer forklarer årsaken til hver av de angitte egenskapene og snakker om deres alvorlighetsgrad i hver enkelt representant. Hvis du kjenner egenskapene til en slik struktur, kan du påvirke egenskapene til prøven og justere den til de ønskede parameterne, noe folk har gjort i mange tiår.
Atomisk krystallstruktur av metaller
Hva er en slik struktur, hva kjennetegnes den av? Selve navnet antyder at alle metaller er krystaller i fast tilstand, det vil si under normale forhold (bortsett fra kvikksølv, som er en væske). Hva er en krystall?
Dette er et betinget grafisk bilde som er konstruert ved å krysse imaginære linjer gjennom atomene som er på linje med kroppen. Med andre ord består hvert metall av atomer. De er plassert i den ikke tilfeldig, men veldig regelmessig og konsekvent. Så, hvis ment altkombinere alle disse partiklene til én struktur, får du et vakkert bilde i form av en vanlig geometrisk kropp av hvilken som helst form.
Dette er det som kalles metallets krystallgitter. Det er veldig komplekst og romlig voluminøst, derfor vises for enkelhets skyld ikke alt, men bare en del, en elementær celle. Settet med slike celler, samlet og reflektert i tredimensjon alt rom, danner krystallgitter. Kjemi, fysikk og metallvitenskap er vitenskaper som studerer de strukturelle egenskapene til slike strukturer.
Selve elementærcellen er et sett med atomer som befinner seg i en viss avstand fra hverandre og koordinerer et strengt bestemt antall andre partikler rundt dem. Det er preget av pakkingstettheten, avstanden mellom de inngående strukturene og koordinasjonsnummeret. Generelt er alle disse parameterne karakteristiske for hele krystallen, og reflekterer derfor egenskapene metallet viser.
Det finnes flere varianter av krystallgitter. Alle er forent av ett trekk - det er atomer i nodene, og på innsiden er det en sky av elektrongass, som dannes ved fri bevegelse av elektroner inne i krystallen.
Typer krystallgitter
Fjorten alternativer for strukturen til gitteret er vanligvis kombinert i tre hovedtyper. De er som følger:
- Kroppssentrert kubikk.
- Sekskantet tettpakket.
- Ansiktssentrert kubikk.
Krystallstrukturen til metaller ble kun studert gjennom elektronmikroskopi, da det ble mulig å oppnå store forstørrelser av bilder. Og klassifiseringen av gittertypene ble først introdusert av den franske vitenskapsmannen Bravais, hvis navn de noen ganger kalles.
kroppssentrert gitter
Strukturen til krystallgitteret til metaller av denne typen er følgende struktur. Dette er en kube, ved nodene der det er åtte atomer. En annen er plassert i midten av det frie indre rommet i cellen, noe som forklarer navnet "kroppssentrert".
Dette er en av variantene av den enkleste strukturen til elementærcellen, og derav hele gitteret som helhet. Følgende metaller har denne typen:
- molybden;
- vanadium;
- chrome;
- mangan;
- alpha iron;
- betta-jern og andre.
Hovedegenskapene til slike representanter er en høy grad av formbarhet og duktilitet, hardhet og styrke.
Ansiktssentrert gitter
Krystallstrukturen til metaller som har et flatesentrert kubisk gitter er følgende struktur. Dette er en kube, som inkluderer fjorten atomer. Åtte av dem danner gitternodene, og seks til er plassert en på hver side.
De har en lignende struktur:
- aluminium;
- nikkel;
- lead;
- gammajern;
- kobber.
De viktigste kjennetegnene - glansforskjellige farger, letthet, styrke, formbarhet, økt motstand mot korrosjon.
Heksagon alt gitter
Krystallstrukturen til metaller med denne typen gitter er som følger. Elementærcellen er basert på et sekskantet prisme. Det er 12 atomer i nodene, to til ved basene og tre atomer ligger fritt inne i rommet i midten av strukturen. Sytten atomer tot alt.
Metaller som:
har en lignende kompleks konfigurasjon
- alpha titan;
- magnesium;
- alfakobolt;
- sink.
Hovedegenskaper - høy styrke, sterk sølvglans.
Defekter i krystallstrukturen til metaller
Alle betraktede typer celler kan imidlertid ha naturlige feil, eller såk alte defekter. Dette kan skyldes ulike årsaker: fremmede atomer og urenheter i metaller, ytre påvirkninger og andre.
Derfor er det en klassifisering som gjenspeiler defektene som krystallgitter kan ha. Kjemi som vitenskap studerer hver av dem for å identifisere årsaken og rette slik at egenskapene til materialet ikke endres. Så feilene er som følger.
- Punkt. De kommer i tre hovedtyper: ledige stillinger, urenheter eller dislokerte atomer. De fører til en forringelse av de magnetiske egenskapene til metallet, dets elektriske og termiske ledningsevne.
- Lineær, eller dislokasjon. Tildel marginal og skru. Reduser styrken og kvaliteten på materialet.
- Overflatedefekter. Påvirker utseendet og strukturen til metaller.
For tiden er det utviklet metoder for å eliminere defekter og oppnå rene krystaller. De kan imidlertid ikke utryddes fullstendig, det ideelle krystallgitteret eksisterer ikke.
Verdien av kunnskap om krystallstrukturen til metaller
Fra ovennevnte materiale er det åpenbart at kunnskap om finstrukturen og strukturen gjør det mulig å forutsi egenskapene til materialet og påvirke dem. Og dette lar deg gjøre vitenskapen om kjemi. 9. klasse ved en allmennutdanningsskole fokuserer på å lære elevene en klar forståelse av viktigheten av den grunnleggende logiske kjeden: sammensetning - struktur - egenskaper - anvendelse.
Informasjon om krystallstrukturen til metaller illustrerer dette forholdet veldig tydelig og lar læreren tydelig forklare og vise barn hvor viktig det er å kjenne til finstrukturen for å kunne bruke alle egenskaper riktig og kompetent.
