Odamlar doimo ishlashni afzal koʻrgan eng keng tarqalgan materiallardan biri metall boʻlgan. Har bir davrda bu ajoyib moddalarning har xil turlariga ustunlik berildi. Demak, miloddan avvalgi IV-III ming yilliklar xalkolit yoki mis davri hisoblanadi. Keyinchalik u bronza bilan almashtiriladi, keyin esa bugungi kunda ham dolzarb bo'lgan temir kuchga kiradi.
Bugungi kunda buni bir vaqtlar metall buyumlarsiz qilish mumkinligini tasavvur qilish qiyin, chunki uy-ro'zg'or buyumlari, tibbiy asboblar va og'ir va engil jihozlargacha deyarli hamma narsa ushbu materialdan iborat yoki alohida qismlarni o'z ichiga oladi. undan. Nima uchun metallar bunday mashhurlikka erisha oldi? Xususiyatlari va ularning tuzilishiga qanday xosdir, keling, buni batafsilroq aniqlashga harakat qilaylik.
Metallar haqida umumiy tushuncha
"Kimyo. 9-sinf" darslikmaktab o'quvchilari o'rganishadi. Aynan shu erda metallar batafsil o'rganiladi. Ularning fizik va kimyoviy xossalarini ko'rib chiqish katta bobga bag'ishlangan, chunki ularning xilma-xilligi juda katta.
Mana shu yoshdan boshlab bolalarga bu atomlar va ularning xossalari haqida tushuncha berish tavsiya etiladi, chunki oʻsmirlar bunday bilimlarning qadrini toʻliq anglay oladilar. Ular atrofdagi narsalar, mashinalar va boshqa narsalarning xilma-xilligi metall tabiatga asoslanganligini juda yaxshi tushunadilar.
Metal nima? Kimyo nuqtai nazaridan, ushbu atomlarni quyidagilarga ega bo'lganlar deb atash odatiy holdir:
- tashqi sathda oz sonli elektronlar;
- kuchli tiklovchi xususiyatlarni ko'rsatish;
- katta atom radiusiga ega;
- oddiy moddalar bir qancha oʻziga xos fizik xususiyatlarga ega.
Bu moddalar haqidagi bilimlar asosini metallarning atom-kristal tuzilishini hisobga olgan holda olish mumkin. Unda ushbu birikmalarning barcha xususiyatlari va xossalari tushuntirilgan.
Metalllarning davriy tizimida butun jadvalning katta qismi ajratilgan, chunki ular barcha ikkilamchi kichik guruhlarni va birinchi guruhdan uchinchi guruhgacha asosiylarni tashkil qiladi. Shuning uchun ularning son jihatdan ustunligi aniq. Eng keng tarqalganlari:
- k altsiy;
- natriy;
- titan;
- temir;
- magniy;
- alyuminiy;
- kaliy.
Barcha metallar ularni bir katta moddalar guruhiga birlashtirish imkonini beruvchi bir qator xususiyatlarga ega. O'z navbatida, metallarning kristall tuzilishi bu xususiyatlarni tushuntiradi.
Metallarning xossalari
Ko'rib chiqilayotgan moddalarning o'ziga xos xususiyatlariga quyidagilar kiradi.
- Metal porlashi. Oddiy moddalarning barcha vakillari bunga ega va ularning ko'pchiligi bir xil kumush-oq rangga ega. Faqat bir nechtasi (oltin, mis, qotishmalar) farq qiladi.
- Egiluvchanlik va plastiklik - deformatsiya qilish va etarlicha oson tiklanish qobiliyati. Turli vakillar uchun u boshqa darajada ifodalangan.
- Elektr va issiqlik oʻtkazuvchanligi metall va uning qotishmalarining qoʻllanish sohasini belgilovchi asosiy xususiyatlardan biridir.
Metallar va qotishmalarning kristall tuzilishi ko'rsatilgan xususiyatlarning har birining sababini tushuntiradi va har bir alohida vakilda ularning jiddiyligi haqida gapiradi. Agar siz bunday tuzilmaning xususiyatlarini bilsangiz, unda siz namunaning xususiyatlariga ta'sir qilishingiz va uni odamlar ko'p o'n yillar davomida qilgan kerakli parametrlarga moslashingiz mumkin.
Metallarning atom kristalli tuzilishi
Bunday tuzilma nima, u nima bilan tavsiflanadi? Nomning o'zi barcha metallarning qattiq holatda, ya'ni normal sharoitda (suyuq bo'lgan simobdan tashqari) kristallar ekanligini ko'rsatadi. Kristal nima?
Bu tanani bir qatorga qoʻygan atomlar orqali xayoliy chiziqlarni kesib oʻtish orqali tuzilgan shartli grafik tasvir. Boshqacha qilib aytganda, har bir metall atomlardan iborat. Ular unda tasodifiy emas, balki juda muntazam va izchil joylashgan. Shunday qilib, agar ruhiy jihatdanbu zarralarning barchasini bitta tuzilishga birlashtirsangiz, istalgan shakldagi oddiy geometrik jism shaklida chiroyli tasvirga ega bo'lasiz.
Bu metallning kristall panjarasi deb ataladi. Bu juda murakkab va fazoviy hajmli, shuning uchun soddaligi uchun uning hammasi emas, balki faqat bir qismi, elementar hujayra ko'rsatilgan. Uch o'lchovli fazoda birlashtirilgan va aks ettirilgan bunday hujayralar to'plami kristall panjaralarni hosil qiladi. Kimyo, fizika va metallshunoslik bunday tuzilmalarning strukturaviy xususiyatlarini o'rganadigan fanlardir.
Elementar hujayraning oʻzi bir-biridan maʼlum masofada joylashgan va ular atrofida qatʼiy belgilangan miqdordagi boshqa zarrachalarni muvofiqlashtirib turuvchi atomlar toʻplamidir. U qadoqlash zichligi, tarkibiy tuzilmalar orasidagi masofa va muvofiqlashtirish raqami bilan tavsiflanadi. Umuman olganda, bu parametrlarning barchasi butun kristalning xarakteristikasi bo'lib, shuning uchun metall ko'rsatadigan xususiyatlarni aks ettiradi.
Kristall panjaralarning bir nechta navlari mavjud. Ularning barchasini bitta xususiyat birlashtiradi – tugunlarda atomlar, ichida esa kristall ichidagi elektronlarning erkin harakati natijasida hosil bo‘lgan elektron gaz buluti mavjud.
Kristal panjaralar turlari
Qafas tuzilishi uchun o'n to'rtta variant odatda uchta asosiy turga birlashtirilgan. Ular quyidagilar:
- Tana markazlashtirilgan kub.
- Olti burchakli mahkam oʻralgan.
- Yuz markazlashtirilgan kub.
Metallarning kristall tuzilishi faqat elektron mikroskop orqali oʻrganilgan, oʻshanda tasvirlarni kattalashtirish mumkin boʻlgan. Panjara turlarining tasnifini birinchi bo'lib frantsuz olimi Bravais kiritgan, uni ba'zan uning nomi bilan ham atashadi.
Tana markazlashtirilgan panjara
Ushbu turdagi metallarning kristall panjarasining tuzilishi quyidagi tuzilishdan iborat. Bu kub bo'lib, uning tugunlarida sakkizta atom mavjud. Yana biri hujayraning bo'sh ichki maydonining markazida joylashgan bo'lib, bu "tanaga markazlashtirilgan" nomini tushuntiradi.
Bu elementar hujayraning va demak, butun panjaraning eng oddiy tuzilishi variantlaridan biridir. Quyidagi metallar bunday turga ega:
- molibden;
- vanadiy;
- chrome;
- marganets;
- alfa temir;
- betta-temir va boshqalar.
Bunday vakillarning asosiy xususiyatlari yuqori darajada egiluvchanlik va egiluvchanlik, qattiqlik va mustahkamlikdir.
Yuz markazlashtirilgan panjara
Yuz markazlashtirilgan kubik panjaraga ega bo'lgan metallarning kristall tuzilishi quyidagi tuzilishdir. Bu o'n to'rt atomni o'z ichiga olgan kub. Ulardan sakkiztasi panjara tugunlarini tashkil qiladi va yana oltitasi har bir yuzda bittadan joylashgan.
Ular oʻxshash tuzilishga ega:
- alyuminiy;
- nikel;
- qo'rg'oshin;
- gamma temir;
- mis.
Asosiy farqlovchi xususiyatlar - porlashturli ranglar, yengillik, mustahkamlik, egiluvchanlik, korroziyaga chidamliligi kuchaygan.
Olti burchakli panjara
Bu turdagi panjarali metallarning kristall tuzilishi quyidagicha. Elementar hujayra olti burchakli prizmaga asoslangan. Uning tugunlarida 12 ta atom, yana ikkitasi asosda va uchta atom strukturaning markazidagi bo'shliq ichida erkin yotadi. Jami oʻn yetti atom.
Metallar, masalan:
oʻxshash murakkab konfiguratsiyaga ega
- alfa titan;
- magniy;
- alfa kob alt;
- rux.
Asosiy xususiyatlar - yuqori quvvat, kuchli kumush yorqinligi.
Metallarning kristall tuzilishidagi nuqsonlar
Biroq, barcha ko'rib chiqilgan hujayralar turlarida tabiiy nuqsonlar yoki nuqsonlar bo'lishi mumkin. Bunga turli sabablar sabab bo'lishi mumkin: metallardagi begona atomlar va aralashmalar, tashqi ta'sirlar va boshqalar.
Shuning uchun kristall panjaralar boʻlishi mumkin boʻlgan nuqsonlarni aks ettiruvchi tasnif mavjud. Kimyo fan sifatida materialning xossalari o'zgarmasligi uchun sabab va chorasini aniqlash uchun ularning har birini o'rganadi. Demak, nuqsonlar quyidagicha.
- Nuqta. Ular uchta asosiy turga bo'linadi: bo'sh joylar, aralashmalar yoki dislokatsiyalangan atomlar. Ular metallning magnit xususiyatlarining, uning elektr va issiqlik o'tkazuvchanligining yomonlashishiga olib keladi.
- Chiziqli yoki dislokatsiya. Marginal va vintni ajrating. Materialning mustahkamligi va sifatini yomonlashtiring.
- Yuzanuqsonlar. Metalllarning tashqi ko'rinishi va tuzilishiga ta'sir qiladi.
Hozirgi vaqtda nuqsonlarni bartaraf etish va sof kristall olish usullari ishlab chiqilgan. Biroq, ularni butunlay yo'q qilib bo'lmaydi, ideal kristall panjara mavjud emas.
Metallarning kristall tuzilishi haqidagi bilimlarning qiymati
Yuqoridagi materialdan ko'rinib turibdiki, nozik tuzilish va tuzilishni bilish materialning xususiyatlarini oldindan aytish va ularga ta'sir qilish imkonini beradi. Bu esa kimyo fanini bajarishga imkon beradi. Umumta’lim maktabining 9-sinfida asosiy e’tibor o‘quvchilarga asosiy mantiqiy zanjirning ahamiyatini aniq tushunishni o‘rgatishdir: kompozitsiya - tuzilish - xususiyatlar - qo‘llanilishi.
Metallarning kristall tuzilishi haqidagi ma'lumotlar bu munosabatni juda aniq ko'rsatib beradi va o'qituvchiga barcha xususiyatlardan to'g'ri va malakali foydalanish uchun nozik tuzilishni bilish qanchalik muhimligini aniq tushuntirish va ko'rsatish imkonini beradi.
