Salah satu bahan yang paling biasa digunakan oleh orang ramai ialah logam. Dalam setiap era, keutamaan diberikan kepada pelbagai jenis bahan yang menakjubkan ini. Jadi, IV-III milenium SM dianggap sebagai zaman Chalcolith, atau tembaga. Kemudian ia digantikan dengan gangsa, dan kemudian yang masih relevan hari ini - besi mula berkuat kuasa.
Hari ini secara amnya sukar untuk membayangkan bahawa ia boleh dilakukan tanpa produk logam, kerana hampir segala-galanya, dari barangan rumah, alat perubatan dan berakhir dengan peralatan berat dan ringan, terdiri daripada bahan ini atau termasuk bahagian yang berasingan. daripada dia. Mengapakah logam berjaya mendapat populariti sedemikian? Apakah ciri-ciri dan bagaimana ia wujud dalam strukturnya, mari kita cuba memikirkannya dengan lebih lanjut.
Konsep umum logam
"Kimia. Darjah 9" ialah buku teks yangpelajar sekolah belajar. Di dalamnya logam dikaji secara terperinci. Pertimbangan sifat fizikal dan kimianya ditumpukan kepada satu bab yang besar, kerana kepelbagaiannya sangat besar.
Bermula dari zaman inilah disarankan untuk memberi gambaran kepada kanak-kanak tentang atom-atom ini dan sifat-sifatnya, kerana remaja sudah dapat menghayati sepenuhnya nilai ilmu tersebut. Mereka melihat dengan sempurna bahawa pelbagai objek, mesin dan benda lain di sekeliling mereka adalah berdasarkan sifat logam.
Apakah itu logam? Dari sudut pandangan kimia, adalah kebiasaan untuk merujuk kepada atom ini sebagai yang mempunyai:
- sebilangan kecil elektron di peringkat luar;
- tunjukkan sifat pemulihan yang kuat;
- mempunyai jejari atom yang besar;
- bagaimana bahan ringkas mempunyai beberapa sifat fizikal tertentu.
Asas pengetahuan tentang bahan ini boleh diperolehi dengan mengambil kira struktur atom-kristal logam. Ia menerangkan semua ciri dan sifat sebatian ini.
Dalam sistem berkala untuk logam, kebanyakan keseluruhan jadual diperuntukkan, kerana ia membentuk semua subkumpulan sekunder dan yang utama dari kumpulan pertama hingga ketiga. Oleh itu, keunggulan berangka mereka adalah jelas. Yang paling biasa ialah:
- kalsium;
- natrium;
- titanium;
- besi;
- magnesium;
- aluminium;
- kalium.
Semua logam mempunyai beberapa sifat yang membolehkan mereka digabungkan menjadi satu kumpulan besar bahan. Sebaliknya, struktur kristal logamlah yang menerangkan sifat-sifat ini.
Sifat logam
Sifat khusus bahan yang dipertimbangkan termasuk yang berikut.
- Kilauan logam. Semua wakil bahan mudah memilikinya, dan kebanyakannya mempunyai warna perak-putih yang sama. Hanya sedikit (emas, tembaga, aloi) yang berbeza.
- Kelembutan dan keplastikan - keupayaan untuk berubah bentuk dan pulih dengan cukup mudah. Untuk wakil yang berbeza ia dinyatakan pada tahap yang berbeza.
- Kekonduksian elektrik dan haba ialah salah satu sifat utama yang menentukan skop logam dan aloinya.
Struktur kristal logam dan aloi menerangkan sebab bagi setiap sifat yang ditunjukkan dan bercakap tentang keterukan mereka dalam setiap wakil tertentu. Jika anda mengetahui ciri struktur sedemikian, maka anda boleh mempengaruhi sifat sampel dan melaraskannya kepada parameter yang diingini, yang telah dilakukan oleh orang ramai selama beberapa dekad.
Struktur hablur atom logam
Apakah struktur sedemikian, apakah ciri-cirinya? Nama itu sendiri menunjukkan bahawa semua logam adalah kristal dalam keadaan pepejal, iaitu, dalam keadaan normal (kecuali merkuri, iaitu cecair). Apakah itu kristal?
Ini ialah imej grafik bersyarat yang dibina dengan melintasi garis khayalan melalui atom yang menyusun badan. Dengan kata lain, setiap logam terdiri daripada atom. Mereka terletak di dalamnya bukan secara rawak, tetapi sangat kerap dan konsisten. Jadi, jika secara mentalmenggabungkan semua zarah ini menjadi satu struktur, anda mendapat imej yang cantik dalam bentuk badan geometri biasa dalam sebarang bentuk.
Inilah yang dipanggil kekisi kristal logam. Ia sangat kompleks dan besar secara spatial, oleh itu, untuk kesederhanaan, tidak semuanya ditunjukkan, tetapi hanya sebahagian, sel asas. Set sel sedemikian, disatukan dan dipantulkan dalam ruang tiga dimensi, membentuk kekisi kristal. Kimia, fizik dan sains logam ialah sains yang mengkaji ciri-ciri struktur struktur tersebut.
Sel asas itu sendiri ialah satu set atom yang terletak pada jarak tertentu antara satu sama lain dan menyelaraskan bilangan zarah lain yang tetap di sekelilingnya. Ia dicirikan oleh ketumpatan pembungkusan, jarak antara struktur konstituen, dan nombor koordinasi. Secara umum, semua parameter ini adalah ciri keseluruhan kristal, dan oleh itu mencerminkan sifat yang ditunjukkan oleh logam.
Terdapat beberapa jenis kekisi kristal. Kesemuanya disatukan oleh satu ciri - terdapat atom dalam nod, dan di dalamnya terdapat awan gas elektron, yang dibentuk oleh pergerakan bebas elektron di dalam kristal.
Jenis kekisi kristal
Empat belas pilihan untuk struktur kekisi biasanya digabungkan menjadi tiga jenis utama. Ia adalah seperti berikut:
- Kubik Berpusatkan Badan.
- Heksagon padat.
- Kubik berpusat muka.
Struktur kristal logam hanya dikaji melalui mikroskop elektron, apabila ia menjadi mungkin untuk mendapatkan pembesaran imej yang besar. Dan klasifikasi jenis kekisi mula-mula diperkenalkan oleh saintis Perancis Bravais, yang namanya kadangkala dipanggil.
Kekisi Berpusatkan Badan
Struktur kekisi kristal logam jenis ini ialah struktur berikut. Ini adalah kubus, pada nodnya terdapat lapan atom. Satu lagi terletak di tengah-tengah ruang dalaman sel yang kosong, yang menerangkan nama "berpusatkan badan".
Ini ialah salah satu daripada varian struktur paling ringkas sel asas, dan oleh itu keseluruhan kekisi secara keseluruhan. Logam berikut mempunyai jenis ini:
- molibdenum;
- vanadium;
- chrome;
- mangan;
- alpha iron;
- betta-iron dan lain-lain.
Sifat utama wakil tersebut ialah tahap kelembutan dan kemuluran, kekerasan dan kekuatan yang tinggi.
Kekisi berpusat muka
Struktur hablur logam yang mempunyai kekisi kubik berpusat muka ialah struktur berikut. Ini adalah kubus, yang merangkumi empat belas atom. Lapan daripadanya membentuk nod kekisi, dan enam lagi terletak satu pada setiap muka.
Mereka mempunyai struktur yang serupa:
- aluminium;
- nikel;
- lead;
- besi gamma;
- tembaga.
Sifat membezakan utama - bersinarwarna yang berbeza, ringan, kekuatan, kebolehtempaan, peningkatan ketahanan terhadap kakisan.
Kekisi heksagon
Struktur kristal logam dengan jenis kekisi ini adalah seperti berikut. Sel asas adalah berdasarkan prisma heksagon. Terdapat 12 atom dalam nodnya, dua lagi di tapak dan tiga atom bebas terletak di dalam ruang di tengah-tengah struktur. Jumlah tujuh belas atom.
Logam seperti:
mempunyai konfigurasi kompleks yang serupa
- alpha titan;
- magnesium;
- alfa kob alt;
- zink.
Sifat utama - kekuatan tinggi, kilauan perak yang kuat.
Kecacatan pada struktur kristal logam
Walau bagaimanapun, semua jenis sel yang dipertimbangkan mungkin mempunyai kecacatan semula jadi, atau apa yang dipanggil kecacatan. Ini mungkin disebabkan oleh pelbagai sebab: atom asing dan kekotoran dalam logam, pengaruh luar dan lain-lain.
Oleh itu, terdapat klasifikasi yang mencerminkan kecacatan yang boleh dialami oleh kekisi kristal. Kimia sebagai sains mengkaji setiap satunya untuk mengenal pasti punca dan ubat supaya sifat bahan tidak berubah. Jadi kecacatan adalah seperti berikut.
- Titik. Mereka datang dalam tiga jenis utama: kekosongan, kekotoran, atau atom terkehel. Ia membawa kepada kemerosotan sifat magnet logam, kekonduksian elektrik dan haba.
- Linear, atau terkehel. Peruntukkan marginal dan skru. Merendahkan kekuatan dan kualiti bahan.
- Permukaankecacatan. Menjejaskan rupa dan struktur logam.
Pada masa ini, kaedah telah dibangunkan untuk menghapuskan kecacatan dan mendapatkan kristal tulen. Walau bagaimanapun, ia tidak dapat dihapuskan sepenuhnya, kekisi kristal yang ideal tidak wujud.
Nilai pengetahuan tentang struktur kristal logam
Daripada bahan di atas, adalah jelas bahawa pengetahuan tentang struktur dan struktur halus memungkinkan untuk meramalkan sifat bahan dan mempengaruhinya. Dan ini membolehkan anda melakukan sains kimia. Gred 9 sekolah pendidikan am memberi tumpuan kepada mengajar pelajar pemahaman yang jelas tentang kepentingan rantaian logik asas: komposisi - struktur - sifat - aplikasi.
Maklumat tentang struktur kristal logam menggambarkan hubungan ini dengan sangat jelas dan membolehkan guru menerangkan dengan jelas dan menunjukkan kepada kanak-kanak betapa pentingnya mengetahui struktur halus untuk menggunakan semua sifat dengan betul dan cekap.
