Кристаллические и аморфные материалы. Кристаллическое строение. Основные типы кристаллических решеток

Типы межатомных связей. Влияние на свойства материалов.

Существует 4 вида связей:

1) Ионная связь – присуща химическим соединениям, образованная элементами с резко различающейся валентностью. Так металлы, имея 1, 2 электрона на внешней орбите, которые не прочно связаны с ядром. Вступая в реакцию с неметаллами, металлы отдают электроны и превращаются в ионы. Неметаллы принимают эти электроны, превращаясь в отрицательные ионы => ионная связь обеспечивает электро – статическое притяжение.

Na +Cl2 => NaCl

-1 +7 + -

Ионная связь жесткая и направленная => Все химические соединения прочные, твердые, но очень хрупкие(низкая пластичность). Ионная связь характерна для окислов различных элементов.

2) Ковалентная связь – Устанавливается в результате образования устойчивых соединений путем обобществления электронов группой атомов. Обобществление электронов зависит от валентности элемента и определяется по следующей зависимости: A = 8 – N, где А – число атомов обобществляющих электрон, 8 – устойчивая электронная конфигурация, N – валентность элемента.

Ковалентная связь возникает между атомами соседей, которые обобществляют один из электронов соседа. Ковалентная связь характерна для кристаллических тел. Пример – алмаз- кристаллическая модификация углерода с ковалентной связью. Образование алмаза возникает при обобществлении по одному электрону четырех атомов. Ковалентная связь – жесткая, направленная => прочная. Она характерна для пластмасс.

Металлическая связь

Все металлы – кристаллические вещества. Атомы имеют упорядоченное расположение и образуют кристаллическую решетку. Атомы удерживаются в ней за счет металлической связи. Металлическая связь обусловлена строением атома, на внешнем орбите у металла 1-2 электрона, они слабо связаны с ядром. Для металла характерны кристаллические решетки с плотным расположением атомов => Внешние оболочки соприкасаются и пересекаются. Все валентные электроны обобществляются(общие в пределах твердого тела) и образуют электронный газ. Возникают пары атомов превращающихся в разнозаряженных атомов, которые связаны силами электростатического напряжения. Металлическая связь – гибкая, нежесткая. Свойства металлов: высокая прочность, пластичность, электропроводность, теплопроводность.

Металлическая связь характерна всем металлам и их сплавам => Металлы широко применяются в производстве. В металлах можно повысить прочность:

1. Изменением химического состава

2. Изменением строением металла в результате термической обработки

4) Связь Ван – дер – Вальса

Она основана на том, что все атомы являются диполями. Это связано с тем, что при сближении атомов происходит поляризация, что приводит к появлению сил притяжения. Диполи возникают при смещении центров отр. Заряженных электронов относительно центров положительно заряженных электронов. Сила ВДВ направленная.

Связь слабая и незаметна, она присутствует в полимерах.

Кристаллические и аморфные материалы. Кристаллическое строение. Основные типы кристаллических решеток.

Твердые вещества существуют в двух состояниях:

1) Аморфное – атомы располагаются хаотично;

2) Кристаллическое – атомы располагаются упорядоченно;

Решетка характеризуется строением элементарной ячейки- состоит из мин. кол-ва атомов, расположенных так, что повторное в пространстве расположение атомов этой ячейки возможно воспроизвести в кристаллическую решетку.

Существует 14 типов кристаллических решеток. Для металлов характерны те которые обеспечивают плотное расположение атомов.

Кристаллическая решетка - Упорядоченное расположение атомов в пространстве, в ко­тором каждый атом имеет одинаковое число соседних атомов, уда­ленных друг от друга на периодически повторяющихся расстояниях.

Основные типы кристаллических решеток метал­лов:

1) Простая (кубическая решетка)- [ ].

Параметры: Период решётки (расстояние между атомами a =d), d – диаметр атома. 1/8·8 =1 атом на элемент, ячейку. а .

Условности:

1. Ребра;

2. Атомы соприкасаются;

3. Каждый атом принадлежит 8-ми решеткам;

Для химического соединения данный тип решёт

2) Кубич. объемно-центрир. решетка- [•] характерна для тугоплавких мет. a =1,21·d. 1/8·8 +1 =2. Feα, Ti, W, Nb.   3)Кубическая гранецентрированнаярешетка- [X] 1/8·8 +1/2·6 =4. Характерна для пластичных мет. Cu, Feγ, Au.
4) Тетрагональная решетка Закаленная сталь Атомная плотность: 8*1/8+6=7 Параметр – C,A Степень тетрагон. –C/A: C не =0, С/A>0

5)Гексагональная решетка

Параметр – C,A

С/A=1.633

Ячейка этой решетки - прямая призма, в основании которой находится правильный шестиугольник.

Три атома находятся внутри ячейки по высоте на половине параметра "с "Zn