Een van die mees algemene materiale waarmee mense nog altyd verkies het om mee te werk, was metaal. In elke era is voorkeur gegee aan verskillende tipes van hierdie wonderlike stowwe. Dus, IV-III millennia vC word beskou as die ouderdom van Chalcolith, of koper. Later word dit deur brons vervang, en dan die een wat vandag nog relevant is – yster tree in werking.
Vandag is dit oor die algemeen moeilik om te dink dat dit vroeër moontlik was om sonder metaalprodukte klaar te kom, want byna alles, van huishoudelike items, mediese instrumente en eindigend met swaar en ligte toerusting, bestaan uit hierdie materiaal of sluit afsonderlike dele uit van hom. Waarom het metale so gewild geword? Wat is die kenmerke en hoe dit inherent in hul struktuur is, kom ons probeer dit verder uitvind.
Algemene konsep van metale
"Chemie. Graad 9" is 'n handboek watskoolkinders leer. Dit is daarin dat metale in detail bestudeer word. Oorweging van hul fisiese en chemiese eienskappe word aan 'n groot hoofstuk gewy, omdat hul diversiteit uiters groot is.
Dit is van hierdie ouderdom af dat dit aanbeveel word om kinders 'n idee te gee oor hierdie atome en hul eienskappe, want tieners kan reeds die waarde van sulke kennis ten volle waardeer. Hulle sien perfek dat die verskeidenheid voorwerpe, masjiene en ander dinge rondom hulle op 'n metaalagtige aard gebaseer is.
Wat is metaal? Vanuit die oogpunt van chemie is dit gebruiklik om na hierdie atome te verwys as dié wat:
- 'n klein aantal elektrone in die buitenste vlak;
- toon sterk herstellende eienskappe;
- het 'n groot atoomradius;
- hoe eenvoudige stowwe 'n aantal spesifieke fisiese eienskappe het.
Die basis van kennis oor hierdie stowwe kan verkry word deur die atoom-kristalstruktuur van metale in ag te neem. Dit verduidelik al die kenmerke en eienskappe van hierdie verbindings.
In die periodieke stelsel vir metale word die meeste van die hele tabel toegewys, want hulle vorm alle sekondêre subgroepe en die hoofgroepe van die eerste tot die derde groep. Daarom is hul numeriese meerderwaardigheid duidelik. Die algemeenste is:
- kalsium;
- natrium;
- titanium;
- yster;
- magnesium;
- aluminium;
- kalium.
Alle metale het 'n aantal eienskappe wat dit moontlik maak om in een groot groep stowwe gekombineer te word. Op sy beurt is dit die kristalstruktuur van metale wat hierdie eienskappe verklaar.
Eienskappe van metale
Die spesifieke eienskappe van die stowwe wat oorweeg word, sluit die volgende in.
- Metaalglans. Alle verteenwoordigers van eenvoudige stowwe besit dit, en die meeste van hulle het dieselfde silwer-wit kleur. Slegs 'n paar (goud, koper, legerings) verskil.
- Smeedbaarheid en plastisiteit - die vermoë om maklik genoeg te vervorm en te herstel. Vir verskillende verteenwoordigers word dit in 'n ander mate uitgedruk.
- Elektriese en termiese geleidingsvermoë is een van die hoofeienskappe wat die omvang van die metaal en sy legerings bepaal.
Die kristalstruktuur van metale en legerings verduidelik die rede vir elk van die aangeduide eienskappe en spreek van hul erns in elke spesifieke verteenwoordiger. As jy die kenmerke van so 'n struktuur ken, kan jy die eienskappe van die monster beïnvloed en dit aanpas by die verlangde parameters, wat mense al vir baie dekades doen.
Atomiese kristalstruktuur van metale
Wat is so 'n struktuur, waardeur word dit gekenmerk? Die naam self suggereer dat alle metale kristalle is in die vaste toestand, dit wil sê onder normale toestande (behalwe kwik, wat 'n vloeistof is). Wat is 'n kristal?
Dit is 'n voorwaardelike grafiese beeld wat saamgestel is deur denkbeeldige lyne deur die atome wat die liggaam in lyn te bring, te kruis. Met ander woorde, elke metaal bestaan uit atome. Hulle is nie lukraak daarin geleë nie, maar baie gereeld en konsekwent. Dus, as geestelikkombineer al hierdie deeltjies in een struktuur, jy kry 'n pragtige beeld in die vorm van 'n gereelde geometriese liggaam van enige vorm.
Dit is wat die kristalrooster van die metaal genoem word. Dit is baie kompleks en ruimtelik volumineus, daarom word dit vir eenvoud nie alles getoon nie, maar slegs 'n deel, 'n elementêre sel. Die stel sulke selle, saamgevoeg en in driedimensionele ruimte weerspieël, vorm kristalroosters. Chemie, fisika en metaalwetenskap is wetenskappe wat die strukturele kenmerke van sulke strukture bestudeer.
Die elementêre sel self is 'n stel atome wat op 'n sekere afstand van mekaar geleë is en 'n streng vaste aantal ander deeltjies rondom hulle koördineer. Dit word gekenmerk deur die pakkingsdigtheid, die afstand tussen die samestellende strukture en die koördinasienommer. Oor die algemeen is al hierdie parameters 'n kenmerk van die hele kristal, en weerspieël dus die eienskappe wat deur die metaal vertoon word.
Daar is verskeie variëteite van kristalroosters. Almal van hulle word verenig deur een kenmerk - daar is atome in die nodusse, en binne is daar 'n wolk elektrongas, wat gevorm word deur die vrye beweging van elektrone binne-in die kristal.
tipes kristalroosters
Veertien opsies vir die struktuur van die traliewerk word gewoonlik in drie hooftipes gekombineer. Hulle is soos volg:
- Liggaam-gesentreerde kubieke.
- Heksagonaal nou saamgepak.
- Gesiggesentreerde kubieke.
Die kristalstruktuur van metale is slegs deur elektronmikroskopie bestudeer, toe dit moontlik geword het om groot vergrotings van beelde te verkry. En die klassifikasie van die tipes traliewerk is die eerste keer bekendgestel deur die Franse wetenskaplike Bravais, op wie se naam hulle soms genoem word.
Liggaam-gesentreerde rooster
Die struktuur van die kristalrooster van metale van hierdie tipe is die volgende struktuur. Dit is 'n kubus, by die nodusse waarvan daar agt atome is. Nog een is in die middel van die vrye interne ruimte van die sel geleë, wat die naam "liggaamsgesentreerd" verduidelik.
Dit is een van die variante van die eenvoudigste struktuur van die elementêre sel, en dus die hele rooster as 'n geheel. Die volgende metale het hierdie tipe:
- molibdeen;
- vanadium;
- chrome;
- mangaan;
- alfa-yster;
- betta-yster en ander.
Die hoofeienskappe van sulke verteenwoordigers is 'n hoë mate van smeebaarheid en rekbaarheid, hardheid en sterkte.
Gesig-gesentreerde rooster
Die kristalstruktuur van metale met 'n vlakgesentreerde kubieke rooster is die volgende struktuur. Dit is 'n kubus wat veertien atome insluit. Agt van hulle vorm die tralieknope, en nog ses is een op elke vlak geleë.
Hulle het 'n soortgelyke struktuur:
- aluminium;
- nikkel;
- lead;
- gamma-yster;
- koper.
Belangrikste onderskeidende eienskappe - skynverskillende kleure, ligheid, sterkte, smeebaarheid, verhoogde weerstand teen korrosie.
Heksagonale rooster
Die kristalstruktuur van metale met hierdie tipe rooster is soos volg. Die elementêre sel is gebaseer op 'n seskantige prisma. Daar is 12 atome in sy nodusse, nog twee by die basisse en drie atome lê vrylik binne die spasie in die middel van die struktuur. Altesaam sewentien atome.
Metale soos:
het 'n soortgelyke komplekse konfigurasie
- alfa-titan;
- magnesium;
- alfa-kob alt;
- sink.
Hoofeienskappe - hoë sterkte, sterk silwer glans.
Defekte in die kristalstruktuur van metale
Alle oorweegse tipes selle kan egter natuurlike gebreke, of sogenaamde defekte, hê. Dit kan weens verskeie redes wees: vreemde atome en onsuiwerhede in metale, eksterne invloede en ander.
Daarom is daar 'n klassifikasie wat die defekte weerspieël wat kristalroosters kan hê. Chemie as 'n wetenskap bestudeer elkeen van hulle om die oorsaak en oplossing te identifiseer sodat die eienskappe van die materiaal nie verander word nie. Die gebreke is dus soos volg.
- Punt. Hulle kom in drie hooftipes voor: leë plekke, onsuiwerhede of ontwrigte atome. Hulle lei tot 'n agteruitgang in die magnetiese eienskappe van die metaal, sy elektriese en termiese geleidingsvermoë.
- Lineêr, of ontwrigting. Ken marginale toe en skroef. Verlaag die sterkte en kwaliteit van die materiaal.
- Oppervlaktegebreke. Beïnvloed die voorkoms en struktuur van metale.
Tans is metodes ontwikkel om defekte uit te skakel en suiwer kristalle te verkry. Hulle kan egter nie heeltemal uitgeroei word nie, die ideale kristalrooster bestaan nie.
Die waarde van kennis oor die kristalstruktuur van metale
Uit bogenoemde materiaal is dit duidelik dat kennis van die fyn struktuur en struktuur dit moontlik maak om die eienskappe van die materiaal te voorspel en dit te beïnvloed. En dit laat jou toe om die wetenskap van chemie te doen. Graad 9 van 'n algemene onderwysskool fokus daarop om studente 'n duidelike begrip te leer van die belangrikheid van die fundamentele logiese ketting: samestelling - struktuur - eienskappe - toepassing.
Inligting oor die kristalstruktuur van metale illustreer hierdie verhouding baie duidelik en laat die onderwyser toe om duidelik te verduidelik en vir kinders te wys hoe belangrik dit is om die fyn struktuur te ken om alle eienskappe korrek en bekwaam te gebruik.
