یکی از رایج ترین موادی که مردم همیشه ترجیح می دادند با آن کار کنند فلز بوده است. در هر دوره، اولویت به انواع مختلفی از این مواد شگفت انگیز داده شد. بنابراین، هزاره های چهارم تا سوم قبل از میلاد را عصر کالکولیت یا مس می دانند. بعداً با برنز جایگزین شد، و سپس آن چیزی که امروزه هنوز مطرح است - آهن به اجرا در می آید.
امروزه به طور کلی دشوار است که تصور کنید زمانی بدون محصولات فلزی امکان پذیر بود، زیرا تقریباً همه چیز، از لوازم خانگی، ابزار پزشکی و پایان دادن به تجهیزات سنگین و سبک، از این مواد تشکیل شده است یا شامل قطعات جداگانه ای است. از او. چرا فلزات توانستند چنین محبوبیتی کسب کنند؟ ویژگی‌ها چیست و چگونه در ساختار آنها ذاتی است، بیایید سعی کنیم بیشتر آن را بفهمیم.
مفهوم کلی فلزات
"شیمی. پایه نهم" کتاب درسی است کهدانش آموزان مدرسه ای در حال یادگیری در آن است که فلزات به طور مفصل مورد مطالعه قرار می گیرند. توجه به خواص فیزیکی و شیمیایی آنها به فصل بزرگی اختصاص دارد، زیرا تنوع آنها بسیار زیاد است.
از این سن توصیه می شود که به کودکان ایده ای در مورد این اتم ها و خواص آنها بدهید، زیرا نوجوانان می توانند ارزش چنین دانشی را کاملا درک کنند. آنها کاملاً می بینند که تنوع اشیاء، ماشین ها و سایر چیزهای اطرافشان بر اساس ماهیت فلزی است.
فلز چیست؟ از دیدگاه شیمی، مرسوم است که به این اتم ها اطلاق شود که دارای:
هستند.
- تعداد کمی الکترون در سطح بیرونی؛
- نمایش خواص ترمیمی قوی؛
- دارای شعاع اتمی بزرگ؛
- چگونه مواد ساده دارای تعدادی ویژگی فیزیکی خاص هستند.
اساس دانش در مورد این مواد را می توان با در نظر گرفتن ساختار اتمی - بلوری فلزات به دست آورد. تمام ویژگی ها و خواص این ترکیبات را توضیح می دهد.
در سیستم تناوبی فلزات، بیشتر کل جدول اختصاص داده شده است، زیرا آنها همه زیر گروه های فرعی و اصلی را از گروه اول تا سوم تشکیل می دهند. بنابراین برتری عددی آنها مشهود است. رایج ترین آنها عبارتند از:
- کلسیم؛
- سدیم؛
- تیتانیوم؛
- آهن;
- منیزیم؛
- آلومینیوم؛
- پتاسیم.
همه فلزات دارای تعدادی ویژگی هستند که به آنها اجازه می دهد در یک گروه بزرگ از مواد ترکیب شوند. به نوبه خود، این ساختار کریستالی فلزات است که این ویژگی ها را توضیح می دهد.
خواص فلزات
خواص خاص مواد مورد بررسی شامل موارد زیر است.
- درخشش فلز. همه نمایندگان مواد ساده آن را دارند و اکثر آنها همان رنگ نقره ای-سفید دارند. فقط تعداد کمی (طلا، مس، آلیاژها) متفاوت هستند.
- انعطاف پذیری و انعطاف پذیری - توانایی تغییر شکل و بازیابی به اندازه کافی. برای نمایندگان مختلف به میزان متفاوتی بیان می شود.
- رسانایی الکتریکی و حرارتی یکی از ویژگی‌های اصلی است که محدوده فلز و آلیاژهای آن را تعیین می‌کند.
ساختار کریستالی فلزات و آلیاژها دلیل هر یک از خواص ذکر شده را توضیح می دهد و از شدت آنها در هر نماینده خاص صحبت می کند. اگر ویژگی‌های چنین ساختاری را می‌دانید، می‌توانید بر ویژگی‌های نمونه تأثیر گذاشته و آن را با پارامترهای مورد نظر تنظیم کنید، کاری که مردم برای چندین دهه انجام می‌دهند.
ساختار کریستالی اتمی فلزات
چنین ساختاری چیست، چه ویژگی هایی دارد؟ خود نام نشان می دهد که همه فلزات در حالت جامد، یعنی در شرایط عادی (به جز جیوه که مایع است) کریستال هستند. کریستال چیست؟
این یک تصویر گرافیکی مشروط است که با عبور از خطوط خیالی از میان اتم هایی که بدن را ردیف می کنند ساخته شده است. به عبارت دیگر، هر فلزی از اتم تشکیل شده است. آنها نه به طور تصادفی، بلکه بسیار منظم و پیوسته در آن قرار دارند. بنابراین، اگر ذهنیهمه این ذرات را در یک ساختار ترکیب کنید، یک تصویر زیبا به شکل یک بدنه هندسی منظم به هر شکلی دریافت خواهید کرد.
این همان چیزی است که به آن شبکه کریستالی فلز می گویند. بسیار پیچیده و از نظر فضایی حجیم است، بنابراین، برای سادگی، همه آن نشان داده نمی شود، بلکه تنها بخشی، یک سلول ابتدایی است. مجموعه چنین سلول هایی که در کنار هم قرار گرفته و در فضای سه بعدی منعکس شده اند، شبکه های کریستالی را تشکیل می دهند. شیمی، فیزیک و علوم فلزات علومی هستند که ویژگی‌های ساختاری چنین ساختارهایی را مطالعه می‌کنند.
سلول ابتدایی خود مجموعه ای از اتم ها است که در فاصله معینی از یکدیگر قرار دارند و تعداد کاملاً ثابتی از ذرات دیگر را در اطراف خود هماهنگ می کنند. با چگالی بسته بندی، فاصله بین ساختارهای تشکیل دهنده و شماره هماهنگی مشخص می شود. به طور کلی، همه این پارامترها مشخصه کل کریستال هستند، و بنابراین خواصی را که فلز نشان می دهد منعکس می کند.
انواع مختلفی از شبکه های کریستالی وجود دارد. همه آنها با یک ویژگی متحد می شوند - اتم ها در گره ها وجود دارد و در داخل ابری از گاز الکترونی وجود دارد که از حرکت آزاد الکترون ها در داخل کریستال تشکیل می شود.
انواع شبکه های کریستالی
چهارده گزینه برای ساختار شبکه معمولاً در سه نوع اصلی ترکیب می شوند. آنها به شرح زیر هستند:
- مکعب بدن محور.
- هگزاگونال بسته بندی بسته.
- مکعب چهره محور.
ساختار کریستالی فلزات تنها از طریق میکروسکوپ الکترونی مورد مطالعه قرار گرفت، زمانی که امکان دستیابی به بزرگنمایی‌های بزرگ تصاویر فراهم شد. و طبقه بندی انواع مشبک ها اولین بار توسط دانشمند فرانسوی Bravais معرفی شد که گاهی اوقات به نام او نیز نامیده می شود.
شبکه بدنه محور
ساختار شبکه کریستالی فلزات از این نوع ساختار زیر است. این یک مکعب است که در گره های آن هشت اتم وجود دارد. یکی دیگر در مرکز فضای آزاد داخلی سلول قرار دارد که نام "بدن محور" را توضیح می دهد.
این یکی از انواع ساده ترین ساختار سلول ابتدایی، و از این رو کل شبکه به عنوان یک کل است. فلزات زیر دارای این نوع هستند:
- مولیبدن؛
- وانادیوم؛
- chrome;
- منگنز؛
- آهن آلفا؛
- بتا-آهن و دیگران.
خواص اصلی چنین نمایندگانی درجه بالایی از چکش خواری و شکل پذیری، سختی و استحکام است.
شبکه محوری
ساختار کریستالی فلزاتی که دارای شبکه مکعبی رو به مرکز هستند ساختار زیر است. این یک مکعب است که شامل چهارده اتم است. هشت مورد از آنها گره های شبکه را تشکیل می دهند، و شش مورد دیگر در هر وجه قرار دارند.
ساختار مشابهی دارند:
- آلومینیوم؛
- نیکل؛
- Lead;
- آهن گاما؛
- مس.
خواص متمایز اصلی - درخششرنگ های مختلف، سبکی، استحکام، چکش خواری، افزایش مقاومت در برابر خوردگی.
شبکه شش ضلعی
ساختار کریستالی فلزات با این نوع شبکه به شرح زیر است. سلول ابتدایی بر اساس یک منشور شش ضلعی است. 12 اتم در گره های آن وجود دارد، دو اتم دیگر در پایه ها و سه اتم آزادانه در فضای مرکز ساختار قرار دارند. در مجموع هفده اتم.
فلزات مانند:
پیکربندی پیچیده مشابهی دارند
- آلفا تیتان؛
- منیزیم؛
- آلفا کبالت؛
- روی.
خواص اصلی - استحکام بالا، درخشندگی قوی نقره ای.
نقص در ساختار بلوری فلزات
با این حال، همه انواع سلول های در نظر گرفته شده ممکن است دارای نقص های طبیعی یا به اصطلاح نقص باشند. این ممکن است به دلایل مختلفی باشد: اتم‌های خارجی و ناخالصی‌ها در فلزات، تأثیرات خارجی، و موارد دیگر.
بنابراین، طبقه‌بندی وجود دارد که نشان‌دهنده نقص‌هایی است که شبکه‌های کریستالی می‌توانند داشته باشند. شیمی به عنوان یک علم به مطالعه هر یک از آنها می پردازد تا علت و درمان آن را شناسایی کند تا خواص مواد تغییر نکند. بنابراین عیوب به شرح زیر است.
- امتیاز. آنها در سه نوع اصلی وجود دارند: خالی، ناخالصی، یا اتم های جابجا شده. آنها منجر به بدتر شدن خواص مغناطیسی فلز، هدایت الکتریکی و گرمایی آن می شوند.
- خطی یا نابجایی. حاشیه و پیچ را اختصاص دهید. استحکام و کیفیت مواد را کاهش دهید.
- سطحعیوب. روی ظاهر و ساختار فلزات تاثیر می گذارد.
در حال حاضر روش هایی برای رفع عیوب و به دست آوردن کریستال های خالص ایجاد شده است. با این حال، آنها را نمی توان به طور کامل ریشه کن کرد، شبکه کریستالی ایده آل وجود ندارد.
ارزش دانش در مورد ساختار بلوری فلزات
از مطالب فوق، بدیهی است که آگاهی از ساختار و ساختار ظریف، پیش بینی خواص مواد و تأثیرگذاری بر آنها را ممکن می سازد. و این به شما امکان می دهد علم شیمی را انجام دهید. پایه نهم یک مدرسه آموزش عمومی بر آموزش درک روشنی از اهمیت زنجیره منطقی اساسی به دانش آموزان متمرکز است: ترکیب - ساختار - ویژگی ها - کاربرد.
اطلاعات در مورد ساختار کریستالی فلزات این رابطه را به وضوح نشان می دهد و به معلم اجازه می دهد تا به وضوح توضیح دهد و به کودکان نشان دهد که چقدر مهم است که ساختار ظریف را برای استفاده درست و شایسته از همه ویژگی ها بدانند.
