Ամենատարածված նյութերից մեկը, որի հետ մարդիկ միշտ նախընտրել են աշխատել, եղել է մետաղը: Յուրաքանչյուր դարաշրջանում նախապատվությունը տրվել է այս զարմանահրաշ նյութերի տարբեր տեսակներին: Այսպիսով, մ.թ.ա. IV-III հազարամյակները համարվում են խալկոլիթի կամ պղնձի դարաշրջանը։ Հետագայում այն փոխարինվեց բրոնզով, իսկ հետո ուժի մեջ է մտնում այսօր արդիականը՝ երկաթը։
Այսօր ընդհանրապես դժվար է պատկերացնել, որ ժամանակին հնարավոր էր անել առանց մետաղական արտադրանքի, քանի որ գրեթե ամեն ինչ՝ սկսած կենցաղային իրերից, բժշկական գործիքներից մինչև ծանր ու թեթև տեխնիկայով, բաղկացած է այս նյութից կամ ներառում է առանձին մասեր։ նրա. Ինչո՞ւ են մետաղներին հաջողվել նման ժողովրդականություն ձեռք բերել: Որո՞նք են առանձնահատկությունները և ինչպես է դա բնորոշ դրանց կառուցվածքին, եկեք փորձենք դա պարզել հետագա:
Մետաղների ընդհանուր հայեցակարգ
«Քիմիա. 9-րդ դասարան»-ը դասագիրք է, որըդպրոցականները սովորում են. Հենց դրանում մանրակրկիտ ուսումնասիրվում են մետաղները։ Նրանց ֆիզիկական և քիմիական հատկությունների դիտարկումը նվիրված է մի մեծ գլխի, քանի որ դրանց բազմազանությունը չափազանց մեծ է:
Հենց այս տարիքից խորհուրդ է տրվում երեխաներին պատկերացում կազմել այս ատոմների և դրանց հատկությունների մասին, քանի որ դեռահասներն արդեն կարող են լիովին գնահատել նման գիտելիքների արժեքը։ Նրանք հիանալի տեսնում են, որ իրենց շրջապատող առարկաների, մեքենաների և այլ իրերի բազմազանությունը հիմնված է մետաղական բնույթի վրա:
Ի՞նչ է մետաղը: Քիմիայի տեսակետից այս ատոմներին ընդունված է անվանել որպես ատոմներ, որոնք ունեն՝
- փոքր քանակությամբ էլեկտրոններ արտաքին մակարդակում;
- ցույց տալ ուժեղ վերականգնող հատկություններ;
- ունեն ատոմային մեծ շառավիղ;
- ինչպես պարզ նյութերն ունեն մի շարք հատուկ ֆիզիկական հատկություններ:
Այս նյութերի մասին գիտելիքների հիմքը կարելի է ստանալ՝ դիտարկելով մետաղների ատոմաբյուրեղային կառուցվածքը։ Այն բացատրում է այս միացությունների բոլոր հատկանիշներն ու հատկությունները։
Մետաղների պարբերական համակարգում ամբողջ աղյուսակի մեծ մասը հատկացված է, քանի որ դրանք կազմում են բոլոր երկրորդական ենթախմբերը և հիմնականները՝ առաջինից երրորդ խմբից։ Ուստի նրանց թվային գերազանցությունն ակնհայտ է։ Ամենատարածվածներն են՝
- կալցիում;
- նատրիում;
- տիտան;
- երկաթ;
- մագնեզիում;
- ալյումին;
- կալիում.
Բոլոր մետաղներն ունեն մի շարք հատկություններ, որոնք թույլ են տալիս դրանք միավորել նյութերի մեկ մեծ խմբի մեջ: Իր հերթին, մետաղների բյուրեղային կառուցվածքն է, որը բացատրում է այս հատկությունները:
Մետաղների հատկությունները
Քննարկվող նյութերի հատուկ հատկությունները ներառում են հետևյալը.
- Մետաղական փայլ. Պարզ նյութերի բոլոր ներկայացուցիչները տիրապետում են դրան, և նրանցից շատերն ունեն նույն արծաթագույն-սպիտակ գույնը: Միայն մի քանիսը (ոսկի, պղինձ, համաձուլվածքներ) են տարբեր։
- Ճկունություն և պլաստիկություն - բավականաչափ հեշտությամբ դեֆորմացնելու և վերականգնելու ունակություն: Տարբեր ներկայացուցիչների համար այն տարբեր չափով է արտահայտված։
- Էլեկտրական և ջերմային հաղորդունակությունը հիմնական հատկություններից մեկն է, որը որոշում է մետաղի և դրա համաձուլվածքների շրջանակը:
Մետաղների և համաձուլվածքների բյուրեղային կառուցվածքը բացատրում է նշված հատկություններից յուրաքանչյուրի պատճառը և խոսում է դրանց ծանրության մասին յուրաքանչյուր կոնկրետ ներկայացուցչի մոտ: Եթե դուք գիտեք նման կառուցվածքի առանձնահատկությունները, ապա կարող եք ազդել նմուշի հատկությունների վրա և հարմարեցնել այն ցանկալի պարամետրերին, ինչը մարդիկ անում են շատ տասնամյակներ շարունակ:
Մետաղների ատոմային բյուրեղային կառուցվածք
Ի՞նչ է նման կառուցվածքը, ինչո՞վ է այն բնութագրվում. Անունն ինքնին հուշում է, որ բոլոր մետաղները բյուրեղներ են պինդ վիճակում, այսինքն՝ նորմալ պայմաններում (բացառությամբ սնդիկի, որը հեղուկ է)։ Ի՞նչ է բյուրեղը:
Սա պայմանական գրաֆիկական պատկեր է, որը կառուցված է երևակայական գծերը հատելով մարմինը գծող ատոմների միջով: Այլ կերպ ասած, յուրաքանչյուր մետաղ կազմված է ատոմներից: Դրանք գտնվում են դրա մեջ ոչ թե պատահական, այլ շատ կանոնավոր և հետևողական։ Այսպիսով, եթե մտավորմիավորեք այս բոլոր մասնիկները մեկ կառուցվածքի մեջ, դուք կստանաք գեղեցիկ պատկեր՝ ցանկացած ձևի սովորական երկրաչափական մարմնի տեսքով։
Սա կոչվում է մետաղի բյուրեղային ցանց: Այն շատ բարդ է և տարածականորեն ծավալուն, հետևաբար, պարզության համար, ցուցադրված է ոչ թե ամբողջը, այլ միայն մի մասը՝ տարրական բջիջ։ Նման բջիջների ամբողջությունը, միավորված և արտացոլված եռաչափ տարածության մեջ, ձևավորում է բյուրեղյա վանդակներ: Քիմիան, ֆիզիկան և մետաղագիտությունը գիտություններ են, որոնք ուսումնասիրում են նման կառույցների կառուցվածքային առանձնահատկությունները:
Տարրական բջիջն ինքնին ատոմների մի շարք է, որոնք գտնվում են միմյանցից որոշակի հեռավորության վրա և կոորդինացնում են իրենց շուրջը գտնվող այլ մասնիկների խիստ ֆիքսված քանակությունը: Այն բնութագրվում է փաթեթավորման խտությամբ, բաղկացուցիչ կառույցների միջև հեռավորությամբ և համակարգման համարով: Ընդհանուր առմամբ, այս բոլոր պարամետրերը բնորոշ են ամբողջ բյուրեղին և, հետևաբար, արտացոլում են մետաղի դրսևորած հատկությունները:
Բյուրեղյա վանդակաճաղերի մի քանի տեսակներ կան: Նրանց բոլորին միավորում է մեկ հատկանիշ՝ հանգույցներում կան ատոմներ, իսկ ներսում՝ էլեկտրոնային գազի ամպ, որն առաջանում է բյուրեղի ներսում էլեկտրոնների ազատ տեղաշարժից։
Բյուրեղյա վանդակաճաղերի տեսակներ
Վանդակի կառուցվածքի տասնչորս տարբերակները սովորաբար համակցվում են երեք հիմնական տեսակի: Դրանք հետևյալն են՝
- մարմնի կենտրոնացված խորանարդ.
- Վեցանկյուն փակ փաթեթավորված։
- Դեմակենտրոն խորանարդ.
Մետաղների բյուրեղային կառուցվածքն ուսումնասիրվել է միայն էլեկտրոնային մանրադիտակի միջոցով, երբ հնարավոր է դարձել ստանալ պատկերների մեծ խոշորացումներ։ Իսկ վանդակաճաղերի տեսակների դասակարգումն առաջին անգամ մտցրել է ֆրանսիացի գիտնական Բրավեյը, ում անունով երբեմն կոչում են դրանք։
մարմնի կենտրոնացված վանդակ
Այս տեսակի մետաղների բյուրեղային ցանցի կառուցվածքը հետևյալ կառուցվածքն է. Սա մի խորանարդ է, որի հանգույցներում կա ութ ատոմ։ Մեկ ուրիշը գտնվում է բջջի ազատ ներքին տարածության կենտրոնում, որը բացատրում է «մարմնակենտրոն» անվանումը։
Սա տարրական բջիջի ամենապարզ կառուցվածքի տարբերակներից մեկն է, հետևաբար ամբողջ վանդակը որպես ամբողջություն: Հետևյալ մետաղներն ունեն այս տեսակը՝
- մոլիբդեն;
- վանադիում;
- chrome;
- մանգան;
- ալֆա երկաթ;
- betta-Iron և այլն:
Նման ներկայացուցիչների հիմնական հատկություններն են՝ ճկունության և ճկունության բարձր աստիճանը, կարծրությունն ու ամրությունը։
Դեմակենտրոն վանդակ
Դեմակենտրոն խորանարդ վանդակ ունեցող մետաղների բյուրեղային կառուցվածքը հետևյալ կառուցվածքն է. Սա խորանարդ է, որն իր մեջ ներառում է տասնչորս ատոմ։ Դրանցից ութը կազմում են վանդակավոր հանգույցներ, և ևս վեցը գտնվում են մեկական յուրաքանչյուր երեսին:
Նրանք ունեն նմանատիպ կառուցվածք՝
- ալյումին;
- նիկել;
- առաջատար;
- գամմա երկաթ;
- պղինձ.
Հիմնական տարբերակիչ հատկություն՝ փայլտարբեր գույներ, թեթևություն, ուժ, ճկունություն, կոռոզիայի նկատմամբ դիմադրության բարձրացում:
Վեցանկյուն վանդակ
Այս տեսակի վանդակավոր մետաղների բյուրեղային կառուցվածքը հետևյալն է. Տարրական բջիջը հիմնված է վեցանկյուն պրիզմայի վրա։ Նրա հանգույցներում կա 12 ատոմ, ևս երկուսը հիմքերում և երեք ատոմ ազատորեն ընկած են կառուցվածքի կենտրոնում գտնվող տարածության ներսում: Ընդհանուր տասնյոթ ատոմ։
Մետաղները, ինչպիսիք են՝
ունեն նմանատիպ բարդ կոնֆիգուրացիա
- ալֆա տիտան;
- մագնեզիում;
- ալֆա կոբալտ;
- ցինկ.
Հիմնական հատկությունները՝ բարձր ամրություն, ուժեղ արծաթյա փայլ։
Մետաղների բյուրեղային կառուցվածքի թերություններ
Սակայն բջիջների բոլոր դիտարկված տեսակները կարող են ունենալ բնական թերություններ կամ այսպես կոչված արատներ: Դա կարող է պայմանավորված լինել տարբեր պատճառներով՝ օտար ատոմներ և մետաղների կեղտեր, արտաքին ազդեցություններ և այլն:
Հետևաբար, կա դասակարգում, որն արտացոլում է բյուրեղյա ցանցերի թերությունները: Քիմիան՝ որպես գիտություն, ուսումնասիրում է դրանցից յուրաքանչյուրը, որպեսզի բացահայտի պատճառն ու միջոցը, որպեսզի նյութի հատկությունները չփոխվեն։ Այսպիսով, թերությունները հետևյալն են.
- միավոր. Դրանք լինում են երեք հիմնական տեսակի՝ թափուր, կեղտեր կամ տեղահանված ատոմներ: Դրանք հանգեցնում են մետաղի մագնիսական հատկությունների, նրա էլեկտրական և ջերմային հաղորդունակության վատթարացման:
- Գծային կամ տեղաշարժ. Հատկացնել մարգինալ և պտուտակ: Ստորացրեք նյութի ուժն ու որակը:
- Մակերեսթերություններ. Ազդեցեք մետաղների արտաքին տեսքի և կառուցվածքի վրա:
Ներկայումս մշակվել են թերությունները վերացնելու և մաքուր բյուրեղներ ստանալու մեթոդներ։ Այնուամենայնիվ, դրանք չեն կարող ամբողջությամբ վերացվել, իդեալական բյուրեղյա ցանց գոյություն չունի:
Մետաղների բյուրեղային կառուցվածքի մասին գիտելիքների արժեքը
Վերոնշյալ նյութից ակնհայտ է, որ նուրբ կառուցվածքի և կառուցվածքի իմացությունը հնարավորություն է տալիս կանխատեսել նյութի հատկությունները և ազդել դրանց վրա։ Եվ սա թույլ է տալիս զբաղվել քիմիայի գիտությամբ։ Հանրակրթական դպրոցի 9-րդ դասարանը կենտրոնացած է աշակերտներին սովորեցնելու հիմնարար տրամաբանական շղթայի կարևորությունը՝ կազմություն - կառուցվածք - հատկություններ - կիրառություն:
Մետաղների բյուրեղային կառուցվածքի մասին տեղեկատվությունը շատ հստակ ցույց է տալիս այս հարաբերությունը և թույլ է տալիս ուսուցչին հստակ բացատրել և ցույց տալ երեխաներին, թե որքան կարևոր է իմանալ նուրբ կառուցվածքը բոլոր հատկությունները ճիշտ և գրագետ օգտագործելու համար:
