АкушерствоАнатомияАнестезиологияВакцинопрофилактикаВалеологияВетеринарияГигиенаЗаболеванияИммунологияКардиологияНеврологияНефрологияОнкологияОториноларингологияОфтальмологияПаразитологияПедиатрияПервая помощьПсихиатрияПульмонологияРеанимацияРевматологияСтоматологияТерапияТоксикологияТравматологияУрологияФармакологияФармацевтикаФизиотерапияФтизиатрияХирургияЭндокринологияЭпидемиология

Будова металів

В природі метали дуже розповсюдженні. З усіх відомих хімічних елементів періодичної системи 80 є металами.

На відміну від неметалів в твердому стані метали мають специфічний блиск, пластичність, високу тепло і електропровідність. Специфічність властивостей металів пояснюється їх будовою.

Атом хімічного елементу складається з позитивно зарядженого ядра і електронів, які рухаються навкруги. Електрони в залежності від їх кількості розміщені на одному, двох або більше енергетичних рівнях. Властивості елементів залежать від здатності атомів віддавати або приймати від других елементів валентні електрони, які знаходяться на зовнішніх енергетичних рівнях, і набувати стійку електронну конфігурацію з вісьма, рідше з двома зовнішніми електронами.

Властивість віддавати або приймати валентні електрони визначається величиною енергії іонізації, а саме енергії, яку необхідно затратити на відрив одного валентного електрона від атома. Енергія іонізації зменшується по мірі збільшення числа електронних рівнів і зменшення числа валентних електронів. Чим менша енергія іонізації, тим легше елемент віддає валентні електрони, і навпаки, по мірі збільшення енергії іонізації здатність віддавати валентні електрони зменшується.

Якщо елемент більше схилений віддавати валентні електрони, чим приймати їх, то у нього переважають металеві властивості. І тільки окремі елементи (германій, олово, свинець, сурма, вісмут) з великим числом електронних шарів проявляють металеві властивості, маючи на зовнішньому енергетичному рівні більше трьох електронів.

Атоми металу, віддаючи свої валентні електрони, перетворюються в позитивно заряджені іон-атоми, які здійснюють коливання навколо середнього свого положення. Валентні електрони, які втратили зв'язок з окремим атомом металу утворюють електронний газ", а саме, сукупність електронів, що вільно переміщуються між атомами. Таким чином, валентні електрони належать не одному атому металу, а всьому об'єму металу в цілому (сколективізовані електрони") Це обумовлює виникнення металевого зв'язку між іон-атомами і упорядковує їх розміщення.

Фіг. 2.1. Просторова кристалічна решітка (1) і елементарна комірка простої кубічної решітки (2).

Центри, навкруги яких коливаються іон-атоми металу, розміщені в просторі на визначеній відстані один від одного і в відповідній послідовності, утворюючи кристалічну просторову решітку. Модель просторової решітки (фіг. 2.1.) прийнято показувати у вигляді малюнка, на якому середнє положення іон-атомів позначується кружками (вузли решітки), а зв'язки між ними прямими лініями.

В результаті одержують модель кристалічної решітки у вигляді геометричної фігури. Ця просторова фігура називається елементарною решіткою або коміркою(див. фіг. 2.2).

Для металів характерними є три типи кристалічної решітки: кубічна об'ємоцентрована, кубічна гранецентрована і гексагональна щільно упакована.

Перший тип решітки(фіг. 2.2, 1) має комірку, в якій іон-атоми розміщені у вершинах кубу і один іон-атом в його центрі.

Фіг. 2.2. Основні типи елементарних комірок кристалічних решіток

металів: 1-об'ємоцентрована кубічна, 2-гранецентрована

кубічна, 3-гексагональна щільно упакована.

Кубічну об’ємноцентровану решітку мають залізо при температурі нижче 910°С, хром, молібден, тантал.

Кристалічна решітка другого типу має також кубічну комірку з іон-атомами, розміщеними у вершинах куба і, крім того, в центрі кожної грані. Такого типу решітку мають залізо в інтервалі температур 910-1390°С, платина, мідь, нікель, алюміній, срібло, золото, свинець.

Для третього типу кристалічної решітки характерна комірка, яка має форму шестигранної призми. Іон-атоми розміщені у вершинах і центрах верхньої і нижньої основи і ще, крім того, три іон-атоми — всередині шестигранника в площині, перпендикулярній граням. Такого типу решітки у магнія, цинка. кадмія.

Окремі метали (олово при температурі нижче 13,2°С, германій) мають решітку типу алмаза. В кубічній комірці цієї решітки іон-атоми розміщені в кожній вершині куба, в центрах чотирьох граней і чотири всередині куба.

Кристалічна решітка характеризується не тільки розміщенням іон-атомів, а і параметрами, а саме мінімальними відстанями між іон-атомами, в трьох напрямках. Параметри позначають буквами а,Ь,сі вимірюють в ангстремах, А (1А=1010 м).

Фіг. 2.3. Елементарна комірка кристалічної решітки типу алмаза.

Для кубічних комірок всі три параметри рівні між собою (а = Ь = с), а для гексагональної два параметри рівновеликі, а третій має інший розмір (а = Ь ≠с).

Дата добавления: 2015-09-18 | Просмотры: 881 | Нарушение авторских прав