будова металів

Попередня ◈ Наступна

У величезному ряду матеріалів, з незапам'ятних часів відомих людині і широко використовуваних їм у своєму житті і діяльності, метали завжди посідали особливе місце. Підтвердження цьому: і в назвах епох (золотий, срібний, бронзовий, залізний століття), на які греки ділили історію людства: і в археологічних знахідках металевих виробів (ковані мідні прикраси, сільськогосподарські знаряддя); і в повсюдному використанні металів і сплавів в сучасній техніці. Причина цього - в особливих властивостях металів, що вигідно відрізняють їх від інших матеріалів і роблять у багатьох випадках незамінними.

Метали - один з класів конструкційних матеріалів, що характеризується певним набором властивостей:

«Металевий блиск» (хороша відбивна здатність);
пластичність;
висока теплопровідність;
висока електропровідність.

Будова металів. Атомно-кристалічна будова металів.

Дані властивості зумовлені особливостями будови металів. Відповідно до теорії металевого стану, метал являє собою речовина, що складається з позитивних ядер, навколо яких по орбиталям обертаються електрони. На останньому рівні число електронів невелика і вони слабо пов'язані з ядром. Ці електрони мають можливість переміщатися по всьому об'єму металу, тобто належати цілої сукупності атомів.

Таким чином, пластичність, теплопровідність і електропровідність забезпечуються наявністю «електронного газу».

Кристалічна решітка металів

Всі метали, затвердевающие в нормальних умовах, являють собою кристалічні речовини, тобто укладання атомів в них характеризується певним порядком - періодичністю, як за різними напрямками, так і з різних площинах. Цей порядок визначається поняттям кристалічна решітка. Іншими словами, кристалічна решітка це уявна просторова решітка, у вузлах якої розташовуються частинки, що утворюють тверде тіло.

Елементарна комірка - елемент обсягу з мінімального числа атомів, багаторазовим перенесенням якого в просторі можна побудувати весь кристал. Елементарна комірка характеризує особливості будови кристала. Основними параметрами кристала є:

розміри ребер елементарного осередку. a, b, c - періоди решітки - відстані між центрами найближчих атомів (в одному напрямку витримуються строго визначеними);
кути між осями (α, β, χ);
координаційне число (К) вказує на число атомів, розташованих на найближчому однаковій відстані від будь-якого атома в решітці;
базис решітки кількість атомів, що припадають на одну елементарну комірку решітки;
щільність упаковки атомів в кристалічній решітці - обсяг, зайнятий атомами, які умовно розглядаються як жорсткі кулі. Її визначають як відношення обсягу, зайнятого атомами до обсягу осередку (для об'ємно-центрованої кубічної решітки - 0,68, для гранецентрированной кубічної решітки - 0,74).

Схема кристалічної решітки

Класифікація можливих видів кристалічних решіток була проведена французьким вченим О. Браве, відповідно вони отримали назву «решітки Браве». Всього для кристалічних тіл існує чотирнадцять видів решіток, розбитих на чотири типи:

примітивний - вузли решітки збігаються з вершинами елементарних осередків;
базоцентрірованний - атоми займають вершини осередків і два місця в протилежних гранях;
об'ємно-центрований - атоми займають вершини осередків і її центр;
гранецентрированний - атоми займають вершини осередки і центри всіх шести граней.

Типи кристалічних решіток

Мал. 2: а - об'ємно-центрована кубічна; б-гранецентрированная кубічна; в - гексагональна щільноупакована

Основними типами кристалічних решіток є:

Об'ємно - центрована кубічна (ОЦК) (рисунок 2, позиція а), атоми розташовуються у вершинах куба і в його центрі (V, W, Ti, Feα)
Гранецентрована кубічна (ГЦК) (рисунок 2, позиція б), атоми рассполагаются в вершинах куба і по центру куждой з 6 граней (Ag, Au, Feγ)
Гексагональна, в основі якої лежить шестикутник:

Схожі статті

Попередня ◈ Наступна