İnsanların her zaman çalışmayı tercih ettiği en yaygın malzemelerden biri metal olmuştur. Her çağda, bu şaşırtıcı maddelerin farklı türleri tercih edildi. Bu nedenle, MÖ IV-III binyıllar Kalkolit veya bakır çağı olarak kabul edilir. Daha sonra bronz ile değiştirilir ve daha sonra bugün hala geçerli olan demir yürürlüğe girer.
Bugün, bir zamanlar metal ürünler olmadan yapmanın mümkün olduğunu hayal etmek genellikle zordur, çünkü ev eşyalarından tıbbi aletlere, ağır ve hafif ekipmanlara kadar hemen hemen her şey bu malzemeden oluşur veya ayrı parçalar içerir. ondan. Metaller neden bu kadar popülerlik kazanmayı başardı? Özellikleri nelerdir ve yapılarında nasıl bulunur, daha fazla anlamaya çalışalım.
Genel metal kavramı
"Kimya. 9. Sınıf" bir ders kitabıdır.okul çocukları öğreniyor. İçinde metallerin ayrıntılı olarak incelendiği yer. Fiziksel ve kimyasal özelliklerinin ele alınması, çeşitlilikleri son derece geniş olduğu için geniş bir bölüme ayrılmıştır.
Bu yaştan itibaren çocuklara bu atomlar ve özellikleri hakkında bir fikir verilmesi tavsiye edilir, çünkü gençler zaten bu tür bilgilerin değerini tam olarak anlayabilirler. Çevrelerindeki nesnelerin, makinelerin ve diğer şeylerin çeşitliliğinin metalik bir yapıya dayandığını mükemmel bir şekilde görürler.
Metal nedir? Kimya açısından bakıldığında, bu atomlardan şu özelliklere sahip olanlar olarak bahsetmek adettendir:
- dış seviyede az sayıda elektron;
- güçlü onarıcı özellikler göster;
- büyük bir atom yarıçapına sahip;
- ne kadar basit maddelerin belirli fiziksel özellikleri vardır.
Metallerin atomik-kristal yapısı dikkate alınarak bu maddeler hakkındaki bilgilerin temeli elde edilebilir. Bu bileşiklerin tüm özelliklerini ve özelliklerini açıklar.
Metaller için periyodik sistemde, tüm tablonun çoğu tahsis edilir, çünkü bunlar tüm ikincil alt grupları ve birinci gruptan üçüncü gruba ana olanları oluşturur. Bu nedenle sayısal üstünlükleri açıktır. En yaygın olanları:
- kalsiyum;
- sodyum;
- titanyum;
- demir;
- magnezyum;
- alüminyum;
- potasyum.
Bütün metallerin, büyük bir madde grubu halinde birleştirilmelerini sağlayan bir takım özellikleri vardır. Bu özellikleri açıklayan ise metallerin kristal yapısıdır.
Metallerin özellikleri
İncelenen maddelerin spesifik özellikleri aşağıdakileri içerir.
- Metal parlaklık. Basit maddelerin tüm temsilcileri buna sahiptir ve çoğu aynı gümüş-beyaz renge sahiptir. Yalnızca birkaçı (altın, bakır, alaşımlar) farklıdır.
- Dövülebilirlik ve plastisite - yeterince kolay deforme olma ve iyileşme yeteneği. Farklı temsilciler için farklı bir ölçüde ifade edilir.
- Elektriksel ve termal iletkenlik, metalin ve alaşımlarının kapsamını belirleyen ana özelliklerden biridir.
Metallerin ve alaşımların kristal yapısı, belirtilen özelliklerin her birinin nedenini açıklar ve her bir özel temsilcideki ciddiyetinden bahseder. Böyle bir yapının özelliklerini biliyorsanız, numunenin özelliklerini etkileyebilir ve insanların on yıllardır yapmakta olduğu istenen parametrelere göre ayarlayabilirsiniz.
Metallerin atom kristal yapısı
Böyle bir yapı nedir, neyi karakterize eder? Adın kendisi, tüm metallerin katı halde, yani normal koşullar altında (sıvı olan cıva hariç) kristaller olduğunu gösterir. Kristal nedir?
Bu, vücudu hizalayan atomlar boyunca hayali çizgilerin çaprazlanmasıyla oluşturulan koşullu bir grafik görüntüdür. Başka bir deyişle, her metal atomlardan oluşur. İçinde rastgele değil, çok düzenli ve tutarlı bir şekilde bulunurlar. Yani zihinsel olaraktüm bu parçacıkları tek bir yapıda birleştirirseniz, herhangi bir şekle sahip düzenli bir geometrik gövde şeklinde güzel bir görüntü elde edersiniz.
Metalin kristal kafesi denilen şey budur. Çok karmaşık ve uzamsal olarak hacimlidir, bu nedenle basitlik için tümü gösterilmez, yalnızca bir kısmı, temel bir hücre gösterilir. Üç boyutlu uzayda bir araya getirilen ve yansıyan bu tür hücreler kümesi, kristal kafesler oluşturur. Kimya, fizik ve metal bilimi, bu tür yapıların yapısal özelliklerini inceleyen bilimlerdir.
Temel hücrenin kendisi, birbirinden belirli bir mesafede bulunan ve etraflarındaki kesinlikle sabit sayıda başka parçacığı koordine eden bir atom kümesidir. Paketleme yoğunluğu, kurucu yapılar arasındaki mesafe ve koordinasyon sayısı ile karakterize edilir. Genel olarak, tüm bu parametreler tüm kristalin bir özelliğidir ve bu nedenle metalin sergilediği özellikleri yansıtır.
Kristal kafeslerin birkaç çeşidi vardır. Hepsi tek bir özellik ile birleştirilmiştir - düğümlerde atomlar vardır ve içinde kristalin içindeki elektronların serbest hareketinden oluşan bir elektron gazı bulutu vardır.
Kristal kafes çeşitleri
Kafesin yapısı için on dört seçenek genellikle üç ana tipte birleştirilir. Bunlar aşağıdaki gibidir:
- Vücut Merkezli Kübik.
- Altıgen sıkı paketlenmiş.
- Yüz merkezli kübik.
Metallerin kristal yapısı, görüntülerin büyük büyütmelerini elde etmek mümkün olduğunda, yalnızca elektron mikroskobu ile incelendi. Ve kafes türlerinin sınıflandırılması ilk olarak, bazen adıyla anılan Fransız bilim adamı Bravais tarafından tanıtıldı.
Vücut Merkezli Kafes
Bu tip metallerin kristal kafesinin yapısı aşağıdaki yapıdır. Bu, düğümlerinde sekiz atom bulunan bir küp. Bir diğeri hücrenin boş iç boşluğunun merkezinde yer alır ve bu da "beden merkezli" adını açıklar.
Bu, temel hücrenin ve dolayısıyla bir bütün olarak tüm kafesin en basit yapısının varyantlarından biridir. Aşağıdaki metaller bu türe sahiptir:
- molibden;
- vanadyum;
- krom;
- manganez;
- alfa demir;
- betta-demir ve diğerleri.
Bu tür temsilcilerin temel özellikleri, yüksek derecede dövülebilirlik ve süneklik, sertlik ve mukavemettir.
Yüz merkezli kafes
Yüz merkezli kübik kafese sahip metallerin kristal yapısı aşağıdaki yapıdır. Bu, on dört atom içeren bir küp. Bunlardan sekizi kafes düğümlerini oluşturur ve altı tanesi daha her yüzde bir tane bulunur.
Benzer bir yapıya sahipler:
- alüminyum;
- nikel;
- kurşun;
- gama demir;
- bakır.
Temel ayırt edici özellikler - parlaklıkfarklı renkler, hafiflik, mukavemet, dövülebilirlik, korozyona karşı artan direnç.
Altıgen kafes
Bu tip kafeslere sahip metallerin kristal yapısı aşağıdaki gibidir. Temel hücre altıgen bir prizmaya dayanır. Düğümlerinde 12 atom vardır, tabanlarda iki tane daha ve yapının merkezindeki boşlukta üç atom serbestçe uzanır. Toplam on yedi atom.
Metaller, örneğin:
benzer karmaşık bir yapılandırmaya sahiptir
- alfa titan;
- magnezyum;
- alfa kob alt;
- çinko.
Temel özellikler - yüksek mukavemet, güçlü gümüş parlaklık.
Metallerin kristal yapısındaki kusurlar
Ancak, dikkate alınan tüm hücre türlerinin doğal kusurları veya sözde kusurları olabilir. Bunun çeşitli nedenleri olabilir: metallerdeki yabancı atomlar ve safsızlıklar, dış etkiler ve diğerleri.
Bu nedenle, kristal kafeslerin sahip olabileceği kusurları yansıtan bir sınıflandırma vardır. Bir bilim olarak kimya, malzemenin özelliklerinin değişmemesi için nedenini ve çaresini belirlemek için her birini inceler. Yani kusurlar aşağıdaki gibidir.
- Nokta. Üç ana tipte gelirler: boşluklar, safsızlıklar veya yerinden çıkmış atomlar. Metalin manyetik özelliklerinde, elektriksel ve termal iletkenliğinde bozulmaya yol açarlar.
- Doğrusal veya dislokasyon. Marjinal tahsis edin ve vidalayın. Malzemenin gücünü ve kalitesini düşürün.
- Yüzeykusurlar. Metallerin görünümünü ve yapısını etkiler.
Şu anda kusurları ortadan kaldırmak ve saf kristaller elde etmek için yöntemler geliştirilmiştir. Ancak tamamen yok edilemezler, ideal kristal kafes mevcut değildir.
Metallerin kristal yapısı hakkında bilginin değeri
Yukarıdaki malzemeden, ince yapı ve yapı bilgisinin, malzemenin özelliklerini tahmin etmeyi ve bunları etkilemeyi mümkün kıldığı açıktır. Bu da kimya bilimini yapmanızı sağlar. Bir genel eğitim okulunun 9. sınıfı, öğrencilere temel mantıksal zincirin öneminin net bir şekilde anlaşılmasını öğretmeye odaklanır: kompozisyon - yapı - özellikler - uygulama.
Metallerin kristal yapısıyla ilgili bilgiler bu ilişkiyi çok net bir şekilde gösterir ve öğretmenin çocuklara tüm özellikleri doğru ve yetkin bir şekilde kullanabilmek için ince yapıyı bilmenin ne kadar önemli olduğunu net bir şekilde açıklamasını ve göstermesini sağlar.
