Ang isa sa mga pinakakaraniwang materyales na palaging gustong gamitin ng mga tao ay metal. Sa bawat panahon, ang kagustuhan ay ibinigay sa iba't ibang uri ng mga kamangha-manghang sangkap na ito. Kaya, ang IV-III millennia BC ay itinuturing na edad ng Chalcolith, o tanso. Mamaya ito ay pinalitan ng tanso, at pagkatapos ay ang isa na may kaugnayan pa rin hanggang ngayon - ang bakal ay magkakabisa.
Ngayon, sa pangkalahatan ay mahirap isipin na minsan ay posible nang walang mga produktong metal, dahil halos lahat, mula sa mga gamit sa bahay, mga medikal na instrumento at nagtatapos sa mabibigat at magaan na kagamitan, ay binubuo ng materyal na ito o may kasamang magkakahiwalay na bahagi. Sa kanya. Bakit nakuha ng mga metal ang gayong katanyagan? Ano ang mga tampok at kung paano ito likas sa kanilang istraktura, subukan nating alamin pa ito.
Pangkalahatang konsepto ng mga metal
"Chemistry. Grade 9" ay isang textbook napag-aaral ng mga mag-aaral. Nasa loob nito na ang mga metal ay pinag-aralan nang detalyado. Ang pagsasaalang-alang sa kanilang pisikal at kemikal na mga katangian ay nakatuon sa isang malaking kabanata, dahil ang kanilang pagkakaiba-iba ay napakalaki.
Ito ay mula sa edad na ito na inirerekomenda na bigyan ang mga bata ng ideya tungkol sa mga atomo na ito at sa kanilang mga katangian, dahil ang mga tinedyer ay lubos nang napahahalagahan ang halaga ng naturang kaalaman. Ganap nilang nakikita na ang iba't ibang bagay, makina at iba pang bagay sa kanilang paligid ay nakabatay sa likas na metal.
Ano ang metal? Mula sa pananaw ng kimika, kaugalian na tukuyin ang mga atomo na ito bilang mga may:
- maliit na bilang ng mga electron sa panlabas na antas;
- magpakita ng malalakas na katangian ng pagpapanumbalik;
- may malaking atomic radius;
- kung paano ang mga simpleng substance ay may ilang partikular na pisikal na katangian.
Ang batayan ng kaalaman tungkol sa mga sangkap na ito ay maaaring makuha sa pamamagitan ng pagsasaalang-alang sa atomic-crystal na istraktura ng mga metal. Ipinapaliwanag nito ang lahat ng feature at katangian ng mga compound na ito.
Sa periodic system para sa mga metal, karamihan sa buong talahanayan ay inilalaan, dahil sila ang bumubuo sa lahat ng pangalawang subgroup at ang mga pangunahing mula sa una hanggang sa ikatlong pangkat. Samakatuwid, kitang-kita ang kanilang kahusayan sa bilang. Ang pinakakaraniwan ay:
- calcium;
- sodium;
- titanium;
- bakal;
- magnesium;
- aluminum;
- potassium.
Lahat ng metal ay may ilang mga katangian na nagpapahintulot sa kanila na pagsamahin sa isang malaking grupo ng mga sangkap. Sa turn, ang kristal na istraktura ng mga metal ang nagpapaliwanag sa mga katangiang ito.
Mga katangian ng mga metal
Ang mga partikular na katangian ng mga sangkap na isinasaalang-alang ay kinabibilangan ng mga sumusunod.
- Kinang ng metal. Ang lahat ng mga kinatawan ng mga simpleng sangkap ay nagtataglay nito, at karamihan sa kanila ay may parehong pilak-puting kulay. Iilan lamang (ginto, tanso, haluang metal) ang naiiba.
- Malleability at plasticity - ang kakayahang mag-deform at madaling makabawi. Para sa iba't ibang kinatawan ito ay ipinahayag sa ibang lawak.
- Ang electric at thermal conductivity ay isa sa mga pangunahing katangian na tumutukoy sa saklaw ng metal at mga haluang metal nito.
Ang kristal na istraktura ng mga metal at haluang metal ay nagpapaliwanag ng dahilan para sa bawat isa sa mga ipinahiwatig na katangian at nagsasalita ng kanilang kalubhaan sa bawat partikular na kinatawan. Kung alam mo ang mga feature ng naturang istraktura, maaari mong maimpluwensyahan ang mga katangian ng sample at iakma ito sa mga gustong parameter, na ginagawa ng mga tao sa loob ng maraming dekada.
Atomic crystal na istraktura ng mga metal
Ano ang ganitong istraktura, ano ang katangian nito? Ang pangalan mismo ay nagpapahiwatig na ang lahat ng mga metal ay mga kristal sa solidong estado, iyon ay, sa ilalim ng normal na mga kondisyon (maliban sa mercury, na isang likido). Ano ang kristal?
Ito ay isang conditional graphic na imahe na binuo sa pamamagitan ng pagtawid sa mga haka-haka na linya sa pamamagitan ng mga atom na nakahanay sa katawan. Sa madaling salita, ang bawat metal ay binubuo ng mga atomo. Ang mga ito ay matatagpuan sa loob nito hindi random, ngunit napaka-regular at tuloy-tuloy. So, kung mentallypagsamahin ang lahat ng mga particle na ito sa isang istraktura, makakakuha ka ng magandang imahe sa anyo ng isang regular na geometric na katawan ng anumang hugis.
Ito ang tinatawag na crystal lattice ng metal. Ito ay napaka-kumplikado at spatially voluminous, samakatuwid, para sa pagiging simple, hindi lahat ng ito ay ipinapakita, ngunit isang bahagi lamang, isang elementary cell. Ang hanay ng gayong mga selula, na pinagsama-sama at makikita sa tatlong-dimensional na espasyo, ay bumubuo ng mga kristal na sala-sala. Ang Chemistry, physics, at metal science ay mga agham na nag-aaral ng mga istrukturang katangian ng naturang mga istruktura.
Ang elementary cell mismo ay isang set ng mga atom na matatagpuan sa isang tiyak na distansya mula sa isa't isa at nag-coordinate ng isang mahigpit na nakapirming bilang ng iba pang mga particle sa paligid nila. Ito ay nailalarawan sa pamamagitan ng density ng pag-iimpake, ang distansya sa pagitan ng mga istrukturang bumubuo, at ang numero ng koordinasyon. Sa pangkalahatan, ang lahat ng mga parameter na ito ay isang katangian ng buong kristal, at samakatuwid ay nagpapakita ng mga katangiang ipinakita ng metal.
Mayroong ilang uri ng crystal lattice. Ang lahat ng mga ito ay pinagsama ng isang tampok - may mga atomo sa mga node, at sa loob ay may ulap ng electron gas, na nabuo sa pamamagitan ng malayang paggalaw ng mga electron sa loob ng kristal.
Mga uri ng crystal lattice
Labing-apat na opsyon para sa istruktura ng sala-sala ay karaniwang pinagsama sa tatlong pangunahing uri. Ang mga ito ay ang mga sumusunod:
- Body-Centered Cubic.
- Hexagonal close-packed.
- face-centered cubic.
Ang kristal na istraktura ng mga metal ay pinag-aralan lamang sa pamamagitan ng electron microscopy, kapag naging posible na makakuha ng malalaking pagpapalaki ng mga imahe. At ang pag-uuri ng mga uri ng mga sala-sala ay unang ipinakilala ng siyentipikong Pranses na si Bravais, na kung minsan ay tinatawag ang mga ito.
Body-Centered Lattice
Ang istraktura ng kristal na sala-sala ng mga metal ng ganitong uri ay ang sumusunod na istraktura. Ito ay isang kubo, sa mga node kung saan mayroong walong mga atomo. Ang isa pa ay matatagpuan sa gitna ng libreng panloob na espasyo ng cell, na nagpapaliwanag sa pangalang "nakasentro sa katawan".
Ito ang isa sa mga variant ng pinakasimpleng istraktura ng elementary cell, at samakatuwid ang buong sala-sala sa kabuuan. Ang mga sumusunod na metal ay may ganitong uri:
- molybdenum;
- vanadium;
- chrome;
- manganese;
- alpha iron;
- betta-iron at iba pa.
Ang mga pangunahing katangian ng naturang mga kinatawan ay ang mataas na antas ng pagiging malambot at ductility, tigas at lakas.
face-centered na sala-sala
Ang kristal na istraktura ng mga metal na may nakasentro sa mukha na cubic lattice ay ang sumusunod na istraktura. Ito ay isang kubo, na kinabibilangan ng labing-apat na atomo. Walo sa mga ito ang bumubuo sa mga lattice node, at anim pa ang matatagpuan ng isa sa bawat mukha.
Mayroon silang katulad na istraktura:
- aluminum;
- nickel;
- lead;
- gamma iron;
- tanso.
Pangunahing katangiang nakikilala - kumikinangiba't ibang kulay, kagaanan, lakas, pagiging malambot, tumaas na resistensya sa kaagnasan.
Hexagonal na sala-sala
Ang kristal na istraktura ng mga metal na may ganitong uri ng sala-sala ay ang mga sumusunod. Ang elementary cell ay nakabatay sa isang hexagonal prism. Mayroong 12 atomo sa mga node nito, dalawa pa sa mga base at tatlong atomo ang malayang nakahiga sa loob ng espasyo sa gitna ng istraktura. Labing pitong atom ang kabuuan.
Ang mga metal gaya ng:
ay may katulad na kumplikadong configuration
- alpha titan;
- magnesium;
- alpha cob alt;
- zinc.
Mga pangunahing katangian - mataas na lakas, malakas na kinang ng pilak.
Mga depekto sa istrukturang kristal ng mga metal
Gayunpaman, lahat ng itinuturing na uri ng mga cell ay maaaring may natural na mga depekto, o tinatawag na mga depekto. Maaaring dahil ito sa iba't ibang dahilan: mga dayuhang atomo at mga dumi sa mga metal, panlabas na impluwensya, at iba pa.
Samakatuwid, mayroong isang pag-uuri na nagpapakita ng mga depekto na maaaring magkaroon ng mga kristal na sala-sala. Ang kimika bilang isang agham ay pinag-aaralan ang bawat isa sa kanila upang matukoy ang sanhi at lunas upang hindi mabago ang mga katangian ng materyal. Kaya ang mga depekto ay ang mga sumusunod.
- Puntos. Dumating ang mga ito sa tatlong pangunahing uri: mga bakante, impurities, o dislocated atoms. Ang mga ito ay humahantong sa pagkasira ng magnetic properties ng metal, ang electrical at thermal conductivity nito.
- Linear, o dislokasyon. Ilaan ang marginal at turnilyo. Ibaba ang lakas at kalidad ng materyal.
- Ibabawmga depekto. Makakaapekto sa hitsura at istraktura ng mga metal.
Sa kasalukuyan, ang mga pamamaraan ay binuo upang maalis ang mga depekto at makakuha ng mga purong kristal. Gayunpaman, hindi sila maaaring ganap na maalis, ang perpektong kristal na sala-sala ay hindi umiiral.
Ang halaga ng kaalaman tungkol sa istrukturang kristal ng mga metal
Mula sa materyal sa itaas, kitang-kita na ang kaalaman sa magandang istraktura at istraktura ay ginagawang posible upang mahulaan ang mga katangian ng materyal at maimpluwensyahan ang mga ito. At ito ay nagpapahintulot sa iyo na gawin ang agham ng kimika. Ang ika-9 na baitang ng isang paaralang pangkalahatang edukasyon ay nakatuon sa pagtuturo sa mga mag-aaral ng malinaw na pag-unawa sa kahalagahan ng pangunahing lohikal na chain: komposisyon - istraktura - mga katangian - aplikasyon.
Impormasyon tungkol sa kristal na istraktura ng mga metal ay napakalinaw na naglalarawan sa kaugnayang ito at nagbibigay-daan sa guro na malinaw na ipaliwanag at ipakita sa mga bata kung gaano kahalagang malaman ang magandang istraktura upang magamit nang tama at mahusay ang lahat ng mga katangian.
