Крышталічнае будынак металаў. Крышталічная рашотка металаў

Адным з самых распаўсюджаных матэрыялаў, з якім заўсёды аддавалі перавагу працаваць людзі, быў метал. У кожную эпоху перавага аддавалася розных відах гэтых дзіўных рэчываў. Так, IV-III тысячагоддзя да нашай эры лічацца стагоддзем хальколита, або медным. Пазней яго змяняе бронзавы, а затым у сілу ўступае той, што і па гэты дзень з'яўляецца актуальным - жалезны.

Сёння наогул цяжка ўявіць, што калісьці можна было абыходзіцца без металічных вырабаў, бо практычна ўсе, пачынаючы ад прадметаў побыту, медыцынскіх інструментаў і заканчваючы цяжкай і лёгкай тэхнікай, складаецца з гэтага матэрыялу або ўключае ў свой склад асобныя часткі з яго. Чаму ж металы здолелі заваяваць такую папулярнасць? У чым выяўляюцца асаблівасці і як гэта закладзена ў іх будынку, паспрабуем разабрацца далей.

Агульнае паняцце пра металы

"Хімія. 9 клас" - гэта падручнік, па якім праходзяць навучанне школьнікі. Менавіта ў ім падрабязна вывучаюцца металы. Разгляду іх фізічных і хімічных уласцівасцяў адведзена вялікая кіраўнік, бо разнастайнасць іх надзвычай моцны.

Менавіта з гэтага ўзросту рэкамендуюць даваць дзецям ўяўленне пра дадзеныя атамах і іх уласцівасцях, бо падлеткі ўжо цалкам могуць ацаніць значэнне падобных ведаў. Яны выдатна бачаць, што навакольнае іх разнастайнасць прадметаў, машын і іншых рэчаў мае ў сваёй аснове як раз металічную прыроду.

Што ж такое метал? З пункту гледжання хіміі, да дадзеных атама прынята адносіць тыя, што маюць:

• малы лік электронаў на знешнім узроўні;
• праяўляюць моцныя аднаўленчыя ўласцівасці;
• маюць вялікі атамны радыус;
• як простыя рэчывы валодаюць побач спецыфічных фізічных уласцівасцяў.

Аснову ведаў аб гэтых рэчывах можна атрымаць, калі разгледзець атамна-крышталічнае будынак металаў. Менавіта яно тлумачыць усе асаблівасці і ўласцівасці дадзеных злучэнняў.

У перыядычным сістэме для металаў адводзіцца вялікая частка ўсёй табліцы, бо яны ўтвараюць ўсе пабочныя падгрупы і галоўныя з першай па трэцюю групу. Таму іх колькасную перавагу відавочна. Самымі распаўсюджанымі з'яўляюцца:

• кальцый;
• натрый;
• тытан;
• жалеза;
• магній;
• алюміній;
• калій.

Усе металы маюць шэраг уласцівасцяў, якія дазваляюць аб'ядноўваць іх у адну вялікую групу рэчываў. У сваю чаргу, гэтыя ўласцівасці тлумачыць менавіта крышталічнае будынак металаў.

ўласцівасці металаў

Да спецыфічным уласцівасцям разгляданых рэчываў адносяць наступныя.

1. Металічны бляск. Усе прадстаўнікі простых рэчываў ім валодаюць, прычым большасць аднолькавым серабрыста-белым колерам. Толькі некаторыя (золата, медзь, сплавы) адрозніваюцца.
2. Ковкость і пластычнасць - здольнасць дэфармавацца і аднаўляцца досыць лёгка. У розных прадстаўнікоў выказана ў неаднолькавай меры.
3. Электраправоднасць і цеплаправоднасць - адно з асноўных уласцівасцяў, якое вызначае вобласці ўжывання металу і яго сплаваў.

Крышталічнае будынак металаў і сплаваў тлумачыць прычыну кожнага з пазначаных уласцівасцяў і кажа пра выяўленасці іх у кожнага канкрэтнага прадстаўніка. Калі ведаць асаблівасці такога будынка, то можна ўплываць на ўласцівасці ўзору і падладжваць яго пад патрэбныя параметры, што і робяць людзі ўжо шмат дзесяцігоддзяў.

Атамна-крышталічнае будынак металаў

У чым жа заключаецца такі будынак, чым характарызуецца? Сама назва кажа пра тое, што ўсе металы ўяўляюць сабой крышталі ў цвёрдым стане, гэта значыць пры звычайных умовах (акрамя ртуці, якая з'яўляецца вадкасцю). А што такое крышталь?

Гэта ўмоўнае графічнае выява, пабудаванае шляхам скрыжавання ўяўных ліній праз атамы, якія выбудоўваюць цела. Іншымі словамі, кожны метал складаецца з атамаў. Яны размяшчаюцца ў ім не хаатычна, а вельмі правільна і паслядоўна. Дык вось, калі ў думках злучыць усе гэтыя часціцы ў адну структуру, то атрымаецца прыгожае малюнак у выглядзе правільнага геаметрычнага цела якой-небудзь формы.

Гэта і прынята называць крышталічнай кратамі металу. Яна вельмі складаная і прасторава аб'ёмная, таму для спрашчэння паказваюць не ўсю яе, а толькі частка, элементарную вочка. Сукупнасць такіх вочак, сабраная разам і адлюстраваная ў трохмернай прасторы, і ўтварае крышталічныя рашоткі. Хімія, фізіка і металазнаўства - гэта навукі, якія займаюцца вывучэннем асаблівасцяў будынка такіх структур.

Сама элементарная вочка - гэта набор атамаў, якія размяшчаюцца на вызначанай адлегласці адзін ад аднаго і каардынуюць вакол сябе строга фіксаваны лік іншых часціц. Яна характарызуецца шчыльнасцю пакавання, адлегласцю паміж складовымі структурамі, каардынацыйным лікам. У цэлым усе гэтыя параметры з'яўляюцца характарыстыкай і ўсяго крышталя, а значыць, адлюстроўваюць і праяўляюцца, металам ўласцівасці.

Існуе некалькі разнавіднасцяў крышталічных рашотак. Аб'ядноўвае іх усё адна асаблівасць - у вузлах знаходзяцца атамы, а ўнутры размяшчаецца воблака электроннага газу, якое фарміруецца шляхам свабоднага перамяшчэння электронаў ўнутры крышталя.

Тыпы крышталічных рашотак

Чатырнаццаць варыянтаў будынка кратаў прынята аб'ядноўваць у тры асноўных тыпу. Яны наступныя:

1. Аб'ёмна-цэнтраваная кубічных.
2. Гексагональную плотноупакованная.
3. Гранецентрированная кубічных.

Крышталічнае будынак металаў было вывучана толькі дзякуючы электроннай мікраскапіі, калі стала магчымым атрымліваць вялікія павелічэння малюнкаў. А класіфікацыю тыпаў рашотак ўпершыню прывёў французскі вучоны Браве, па прозвішчы якога іх часам называюць.

Аб'ёмна-цэнтраваная рашотка

Будынак крышталічнай рашоткі металаў дадзенага тыпу ўяўляе сабой наступную структуру. Гэта куб, у вузлах якога знаходзіцца восем атамаў. Яшчэ адзін размяшчаецца ў цэнтры вольнага ўнутранай прасторы ячэйкі, што і тлумачыць назву "аб'ёмна-цэнтраваная".

Гэта адзін з варыянтаў найбольш простага будовы элементарнага вочка, а значыць, і ўсёй рашоткі ў цэлым. Такі тып маюць наступныя металы:

• малібдэн;
• ванадый;
• хром;
• марганец;
• альфа-жалеза;
• Бэці-жалеза і іншыя.

Асноўныя ўласцівасці такіх прадстаўнікоў - высокая ступень ковкости і пластычнасці, цвёрдасць і трываласць.

Гранецентрированная рашотка

Крышталічнае будынак металаў, якія маюць гранецентрированную кубічную краты, уяўляе сабой наступную структуру. Гэта куб, які ўключае ў свой склад чатырнаццаць атамаў. Восем з іх фармуюць вузлы рашоткі, а яшчэ шэсць размешчаны па адным на кожнай грані.

Падобную структуру маюць:

• алюміній;
• нікель;
• свінец;
• гама-жалеза;
• медзь.

Асноўныя адметныя ўласцівасці - бляск рознага колеру, лёгкасць, трываласць, ковкость, падвышаная ўстойлівасць да карозіі.

гексагональную рашотка

Крышталічнае будынак металаў, якія валодаюць дадзеным тыпам рашоткі, наступнае. У аснове элементарнага вочка ляжыць шасцігранная прызма. У яе вузлах размяшчаецца 12 атамаў, яшчэ два па падставах і тры атама свабодна ляжаць ўнутры прасторы ў цэнтры структуры. Усяго семнаццаць атамаў.

Падобную складаную канфігурацыю маюць такія металы, як:

• альфа-тытан;
• магній;
• альфа-кобальт;
• цынк.

Асноўныя ўласцівасці - высокая ступень трываласці, моцны серабрысты бляск.

Дэфекты крышталічнага будынка металаў

Аднак усе разгледжаныя тыпы вочак могуць мець і натуральныя недахопы, або так званыя дэфекты. Гэта можа быць звязана з рознымі прычынамі: староннімі атамамі і прымешкамі ў металах, знешнімі ўздзеяннямі і іншым.

Таму існуе класіфікацыя, якая адлюстроўвае дэфекты, якія могуць мець крышталічныя рашоткі. Хімія як навука вывучае кожны з іх з мэтай выяўлення прычыны і спосабу ліквідацыі, каб ўласцівасці матэрыялу не былі змененыя. Такім чынам, дэфекты наступныя.

1. Кропкавыя. Яны бываюць трох асноўных відаў: вакансіі, прымешкі або дыслакаваныя атамы. Прыводзяць да пагаршэння магнітных уласцівасцяў металу, электра-і цеплаправоднасці яго.
2. Лінейныя, або дыслакацыйных. Вылучаюць краёвыя і шрубавыя. Пагаршаюць трываласць і якасць матэрыялу.
3. Павярхоўныя дэфекты. Ўплываюць на знешні выгляд і структуру металаў.

У цяперашні час распрацаваны методыкі ліквідацыі дэфектаў і атрымання чыстых крышталяў. Аднак зусім выкараніць іх не атрымоўваецца, ідэальнай крышталічнай рашоткі не існуе.

Значэнне ведаў аб крышталічным будынку металаў

З вышэйпададзенага матэрыялу відавочна, што веды аб тонкай структуры і будынку дазваляюць спрагназаваць ўласцівасці матэрыялу і паўплываць на іх. І гэта дазваляе рабіць навука хімія. 9 клас агульнаадукацыйнай школы робіць у працэсе навучання ўпор на тое, каб сфарміраваць у вучняў дакладнае паняцце пра важнае значэнне асноватворнай лагічнага ланцужка: склад - будынак - ўласцівасці - прымяненне.

Звесткі аб крышталічным будынку металаў вельмі выразна ілюструе гэтую залежнасць і дазваляе настаўніку наглядна растлумачыць і паказаць дзецям, наколькі важна ведаць тонкую структуру, каб правільна і пісьменна выкарыстоўваць усе ўласцівасці.