Автор: Пользователь скрыл имя, 06 Августа 2012 в 15:22, реферат
Свойства материалов зависят главным образом от их структуры и состава.
По структуре все твёрдые тела делятся на кристаллические и аморфные. В аморфных телах атомы и молекулы располагаются беспорядочно, что и делает структуру материала бесформенной. Аморфные вещества можно рассматривать как застывшие вязкие жидкости, которые различаются степенью подвижности. Эти тела при нагреве переходят в жидкое состояние, при этом температура, приводящая к размягчению материала, может быть очень небольшой.
Свойства материалов зависят главным образом от их структуры и состава.
По структуре все твёрдые тела делятся на кристаллические и аморфные. В аморфных телах атомы и молекулы располагаются беспорядочно, что и делает структуру материала бесформенной. Аморфные вещества можно рассматривать как застывшие вязкие жидкости, которые различаются степенью подвижности. Эти тела при нагреве переходят в жидкое состояние, при этом температура, приводящая к размягчению материала, может быть очень небольшой. При охлаждении процесс идёт в обратном направлении.
В отличие от аморфных в кристаллических телах атомы расположены с определенной для каждого материала закономерностью. Такие тела при нагреве остаются твёрдыми, т.е. сохраняют приданную им форму до вполне высокой температуры (температуры плавления), после которой переходят в жидкое состояние. При охлаждении процесс идёт в обратном направлении.
Все твёрдые металлы и сплавы имеют кристаллическое строение. Основу структуры материала составляет кристаллическая решётка. Особенность расположения атомов в решётке, плотность насыщения ими решётки, междуатомные расстояния во многом определяют совокупность свойств, характерных для разных металлов, и отличают их от неметаллов. В металлах и сплавах междуатомные расстояния значительно меньше, чем в неметаллах, поэтому плотность металлов и сплавов намного больше, чем неметаллов.
Наиболее распространённые металлы имеют кристаллические решётки следующих типов: объёмноцентрированную кубическую, гранецентрированную кубическую и гексагональную плотноупакованную.
Большинство веществ в твердом состоянии имеет кристаллическое строение. В этом легко убедится, расколов кусок твердого вещества и рассмотрев полученный излом. Обычно на изломе (например, у сахара, серы) хорошо заметны мелкие кристаллики определенной формы.
Такие вещества называются кристаллическими.
Исследованием с помощью рентгеновских лучей было доказано, что кристаллические твердые вещества характеризуются строго закономерным расположением составляющих их частиц.
Расположение этих частиц (атомов, ионов или молекул) напоминает строение обыкновенной решетки с чередующимися узлами. Отсюда возникло название «кристаллическая решетка».
Она отражает внутреннее строение кристаллического вещества.
Исходя из основных типов химической связи, различают ионные, атомные, молекулярные и металлические кристаллические решетки.
Типичным представителем вещества с молекулярной кристаллической решеткой является лед, в узлах которого находятся полярные молекулы.
Молекулярные кристаллические решетки - это такие решетки, в узлах которых находятся молекулы, как полярные, так и неполярные. Между молекулами, связь сравнительно слабая. Вещества с молекулярной решеткой менее прочные, чем вещества с ионной решеткой. Поэтому они имеют низкие температуры плавления и почти не проводят электрический ток.
К веществам с молекулярными кристаллическими решетками относятся инертные газы, углекислый газ, водород, галогены и др.
Типичным представителем веществ с ионной кристаллической решеткой являются соли. Например, ионная решетка, присущая солям галогеноводородных кислот, характеризуются правильным чередованием противоположено заряженных ионов. Хлорид натрия представляет собой кубическую решетку, где в углах ее расположены поочередно ионы Na+ и Cl- . Здесь нельзя выделить отдельную молекулу соли. Весь кристалл представляет собой как бы гигантскую молекулу NaCl. Силы связи между ионами в таком кристалле достаточно велики, поэтому вещества с ионной решеткой обладают сравнительно большой твердостью и высокой температурой плавления, хорошо растворяются в воде и плохо в органических жидкостях. Так, температура плавления хлорида натрия – 801оС. Растворы и расплавы веществ с ионной решеткой неплохо проводят электрический ток.
Атомные кристаллические решетки характерны для таких простых веществ как бор В, углерод С, кремний Si и другие.
В узлах атомов кристаллических решеток находятся отдельные атомы, связанные между собой ковалентными связями. Представителем веществ с атомной кристаллической решеткой является алмаз, который состоит из атомов углерода. В алмазе каждый атом углерода связан ковалентной связью с четырьмя соседними атомами. То же вещество, имеющее такую же решетку из атомов углерода, называется графитом. Различие между алмазом и графитом заключается в формах кристаллов. Кристаллы атомов алмаза имеют октаэдрическую форму , а кристаллы графита - призматическую . Поэтому они различаются и свойствами. Например, твердость алмаза превышает твердость всех веществ. Это позволяет применять алмазы для бурения горных пород и для механической обработки различных твердых сплавов. Кристаллическая решетка графита состоит из плоских, параллельных друг к другу атомных слоев. В слоях связь между атомами углерода очень прочная, но слои между собой связаны непрочно . Благодаря слабым связям между слоями графита они могут легко скользить относительно друг друга, поэтому он обладает способностью отслаиваться чешуйками. Именно это свойство графита использует для изготовления карандашных грифелей. Атомные кристаллические решетки образуют не только простые, но и некоторые сложные вещества. Например, обычный речной песок SiO2.
3
Информация о работе Строение металлов и сплавов. Кристаллическая решётка