Будова металів. Кристалічна решітка металів.

1. Будова металів. Атомно-кристалічна будова металів.
2. Кристалічна решітка металів
3. Схема кристалічної решітки
4. Типи кристалічних решіток

У величезному ряду матеріалів, з незапам'ятних часів відомих людині і широко використовуваних їм у своєму житті і діяльності, метали завжди посідали особливе місце. Підтвердження цьому: і в назвах епох (золотий, срібний, бронзовий, залізний століття), на які греки ділили історію людства: і в археологічних знахідках металевих виробів (ковані мідні прикраси, сільськогосподарські знаряддя); і в повсюдному використанні металів і сплавів в сучасній техніці. Причина цього - в особливих властивостях металів, що вигідно відрізняють їх від інших матеріалів і роблять у багатьох випадках незамінними.

Матеріалознавство. Металознавство.

Метали - один з класів конструкційних матеріалів, що характеризується певним набором властивостей:

• «Металевий блиск» (хороша відбивна здатність);
• пластичність ;
• висока теплопровідність;
• висока електропровідність.

Будова металів. Атомно-кристалічна будова металів.

Дані властивості зумовлені особливостями будови металів. Відповідно до теорії металевого стану, метал являє собою речовина, що складається з позитивних ядер, навколо яких по орбиталям обертаються електрони. На останньому рівні число електронів невелика і вони слабо пов'язані з ядром. Ці електрони мають можливість переміщатися по всьому об'єму металу, тобто належати цілої сукупності атомів.

Дефекти кристалічної будови. Точкові дефекти.
Аллотропия. Поліморфні перетворення. Магнітні перетворення.

Таким чином, пластичність, теплопровідність і електропровідність забезпечуються наявністю «електронного газу».

Кристалічна решітка металів

Всі метали, затвердевающие в нормальних умовах, являють собою кристалічні речовини, тобто укладання атомів в них характеризується певним порядком - періодичністю, як за різними напрямками, так і з різних площинах. Цей порядок визначається поняттям кристалічна решітка. Іншими словами, кристалічна решітка це уявна просторова решітка, у вузлах якої розташовуються частинки, що утворюють тверде тіло.

Елементарна комірка - елемент обсягу з мінімального числа атомів, багаторазовим перенесенням якого в просторі можна побудувати весь кристал. Елементарна комірка характеризує особливості будови кристала. Основними параметрами кристала є:

• розміри ребер елементарного осередку. a, b, c - періоди решітки - відстані між центрами найближчих атомів (в одному напрямку витримуються строго визначеними);
• кути між осями (α, β, χ);
• координаційне число (К) вказує на число атомів, розташованих на найближчому однаковій відстані від будь-якого атома в решітці;
• базис решітки кількість атомів, що припадають на одну елементарну комірку решітки;
• щільність упаковки атомів в кристалічній решітці - обсяг, зайнятий атомами, які умовно розглядаються як жорсткі кулі. Її визначають як відношення обсягу, зайнятого атомами до обсягу осередку (для об'ємно-центрованої кубічної решітки - 0,68, для гранецентрированной кубічної решітки - 0,74).

Схема кристалічної решітки

Мал. 1

Класифікація можливих видів кристалічних решіток була проведена французьким вченим О. Браве, відповідно вони отримали назву «решітки Браве». Всього для кристалічних тіл існує чотирнадцять видів решіток, розбитих на чотири типи:

• примітивний - вузли решітки збігаються з вершинами елементарних осередків;
• базоцентрірованний - атоми займають вершини осередків і два місця в протилежних гранях;
• об'ємно-центрований - атоми займають вершини осередків і її центр;
• гранецентрированний - атоми займають вершини осередки і центри всіх шести граней.

Типи кристалічних решіток

Мал. 2: а - об'ємно-центрована кубічна; б-гранецентрированная кубічна; в - гексагональна щільноупакована

Аллотропия. Поліморфні перетворення. Магнітні перетворення.
Анізотропія. Анізотропія кристалів. Анізотропія властивостей. Изотропия.

Основними типами кристалічних решіток є:

1. Об'ємно - центрована кубічна (ОЦК) (рисунок 2, позиція а), атоми розташовуються у вершинах куба і в його центрі (V, W, Ti, Feα)
2. Гранецентрована кубічна (ГЦК) (рисунок 2, позиція б), атоми рассполагаются в вершинах куба і по центру куждой з 6 граней (Ag, Au, Feγ)
3. Гексагональна, в основі якої лежить шестикутник:
   - проста - атоми розташовуються в вершинах осередку і по центру 2 підстав (вуглець у вигляді графіту);
   - щільноупакована (ГПУ) - є 3 додаткових атома в середній площині (цинк).