Một trong những vật liệu phổ biến nhất mà mọi người luôn ưu tiên sử dụng là kim loại. Ở mỗi thời đại, người ta ưa chuộng những loại chất tuyệt vời khác nhau. Vì vậy, thiên niên kỷ IV-III trước Công nguyên được coi là thời đại của Chalcolith, hay còn gọi là đồng. Sau đó, nó được thay thế bằng đồng, và sau đó là thứ vẫn còn phù hợp cho đến ngày nay - sắt có hiệu lực.
Ngày nay, nói chung là khó có thể tưởng tượng rằng đã từng có thể làm được mà không có các sản phẩm kim loại, bởi vì hầu hết mọi thứ, từ đồ gia dụng, dụng cụ y tế và kết thúc với thiết bị nặng và nhẹ, đều bao gồm vật liệu này hoặc bao gồm các bộ phận riêng biệt của anh ấy. Tại sao kim loại lại trở nên phổ biến như vậy? Các tính năng là gì và cấu trúc của nó như thế nào, chúng ta hãy thử tìm hiểu thêm.
Khái niệm chung về kim loại
"Hóa học. Lớp 9" là một cuốn sách giáo khoahọc sinh học tập. Đó là trong đó các kim loại được nghiên cứu chi tiết. Việc xem xét các đặc tính vật lý và hóa học của chúng được dành cho một chương lớn, vì tính đa dạng của chúng là cực kỳ lớn.
Chính từ độ tuổi này, nên cho trẻ em hiểu biết về các nguyên tử này và tính chất của chúng, bởi vì thanh thiếu niên đã có thể đánh giá đầy đủ giá trị của kiến thức đó. Họ hoàn toàn thấy rằng nhiều loại đồ vật, máy móc và những thứ khác xung quanh họ đều dựa trên bản chất kim loại.
Kim loại là gì? Theo quan điểm của hóa học, thường gọi những nguyên tử này là những nguyên tử có:
- một số lượng nhỏ các electron ở lớp ngoài cùng;
- thể hiện đặc tính phục hồi mạnh mẽ;
- có bán kính nguyên tử lớn;
- các chất đơn giản có một số tính chất vật lý cụ thể như thế nào.
Cơ sở kiến thức về các chất này có thể thu được bằng cách xem xét cấu trúc tinh thể-nguyên tử của kim loại. Nó giải thích tất cả các tính năng và đặc tính của các hợp chất này.
Trong hệ thống tuần hoàn cho kim loại, hầu hết toàn bộ bảng được phân bổ, vì chúng tạo thành tất cả các phân nhóm phụ và các phân nhóm chính từ nhóm thứ nhất đến nhóm thứ ba. Do đó, sự vượt trội về số lượng của họ là điều hiển nhiên. Phổ biến nhất là:
- canxi;
- natri;
- titan;
- sắt;
- magiê;
- nhôm;
- kali.
Tất cả các kim loại đều có một số đặc tính cho phép chúng kết hợp thành một nhóm chất lớn. Đổi lại, chính cấu trúc tinh thể của kim loại giải thích những đặc tính này.
Tính chất của kim loại
Các tính chất cụ thể của các chất đang được xem xét bao gồm những điều sau đây.
- Bóngkim loại. Tất cả các đại diện của các chất đơn giản đều có nó, và hầu hết chúng đều có cùng màu trắng bạc. Chỉ một số (vàng, đồng, hợp kim) là khác biệt.
- Tính dẻo và độ dẻo - khả năng biến dạng và phục hồi dễ dàng. Đối với các đại diện khác nhau, nó được thể hiện ở một mức độ khác nhau.
- Tính dẫn điện và nhiệt là một trong những tính chất chính xác định phạm vi hoạt động của kim loại và hợp kim của nó.
Cấu trúc tinh thể của kim loại và hợp kim giải thích lý do cho từng đặc tính được chỉ định và nói lên mức độ nghiêm trọng của chúng trong từng đại diện cụ thể. Nếu bạn biết các đặc điểm của cấu trúc như vậy, thì bạn có thể tác động đến các thuộc tính của mẫu và điều chỉnh nó theo các thông số mong muốn, điều mà mọi người đã làm trong nhiều thập kỷ.
Cấu trúc tinh thể nguyên tử của kim loại
Cấu trúc như vậy là gì, có đặc điểm gì? Bản thân cái tên gợi ý rằng tất cả các kim loại đều là tinh thể ở trạng thái rắn, nghĩa là ở điều kiện bình thường (ngoại trừ thủy ngân, là chất lỏng). Pha lê là gì?
Đây là hình ảnh đồ họa có điều kiện được tạo bằng cách vượt qua các đường tưởng tượng qua các nguyên tử xếp thành hàng của cơ thể. Nói cách khác, mọi kim loại đều được tạo thành từ các nguyên tử. Chúng nằm trong đó không phải ngẫu nhiên mà rất đều đặn và nhất quán. Vì vậy, nếu tinh thầnkết hợp tất cả các hạt này thành một cấu trúc, bạn sẽ có được một hình ảnh đẹp ở dạng khối hình học thông thường với bất kỳ hình dạng nào.
Đây là cái được gọi là mạng tinh thể của kim loại. Nó rất phức tạp và khổng lồ về mặt không gian, do đó, vì đơn giản, không phải tất cả chúng đều được hiển thị, mà chỉ là một phần, một ô cơ bản. Tập hợp các ô như vậy, tập hợp lại với nhau và phản chiếu trong không gian ba chiều, tạo thành mạng tinh thể. Hóa học, vật lý và khoa học kim loại là những ngành khoa học nghiên cứu các đặc điểm cấu tạo của các cấu trúc như vậy.
Bản thân ô cơ bản là một tập hợp các nguyên tử nằm ở một khoảng cách nhất định với nhau và phối hợp một số lượng cố định các hạt khác xung quanh chúng. Nó được đặc trưng bởi mật độ đóng gói, khoảng cách giữa các cấu trúc thành phần và số lượng phối trí. Nói chung, tất cả các thông số này là đặc điểm của toàn bộ tinh thể và do đó phản ánh các đặc tính của kim loại.
Có một số loại mạng tinh thể. Tất cả chúng được thống nhất bởi một đặc điểm - có các nguyên tử trong các nút và bên trong có một đám mây khí electron, được hình thành do chuyển động tự do của các electron bên trong tinh thể.
Các loại mạng tinh thể
Mười bốn lựa chọn cho cấu trúc của mạng tinh thể thường được kết hợp thành ba loại chính. Chúng như sau:
- Lập phương lấy tâm.
- Lục giác đóng chặt.
- Lập phương tâm mặt.
Cấu trúc tinh thể của kim loại chỉ được nghiên cứu qua kính hiển vi điện tử, khi có thể thu được hình ảnh có độ phóng đại lớn. Và việc phân loại các loại mạng lưới lần đầu tiên được đưa ra bởi nhà khoa học người Pháp Bravais, với tên gọi của chúng đôi khi được gọi.
Lưới làm trung tâm cơ thể
Cấu trúc mạng tinh thể của các kim loại thuộc loại này là cấu trúc sau. Đây là một khối lập phương, tại các nút của chúng có tám nguyên tử. Một cái khác nằm ở trung tâm của không gian bên trong miễn phí của ô, giải thích tên "tập trung vào cơ thể".
Đây là một trong những biến thể của cấu trúc đơn giản nhất của tế bào cơ bản, và do đó là toàn bộ mạng tinh thể. Các kim loại sau đây có loại này:
- molypden;
- vanadium;
- rôm;
- mangan;
- sắt alpha;
- betta-iron và các loại khác.
Các đặc tính chính của các đại diện như vậy là mức độ dễ uốn và độ dẻo, độ cứng và độ bền cao.
Mạng tinh thể hướng tâm
Cấu trúc tinh thể của kim loại có mạng tinh thể lập phương tâm diện là cấu trúc nào sau đây. Đây là một khối lập phương, bao gồm mười bốn nguyên tử. Tám trong số chúng tạo thành các nút mạng và sáu nút khác nằm trên mỗi mặt.
Chúng có cấu trúc tương tự:
- nhôm;
- niken;
- dẫn;
- gamma sắt;
- đồng.
Đặc tính phân biệt chính - sáng bóngmàu sắc khác nhau, độ sáng, độ bền, độ dẻo, tăng khả năng chống ăn mòn.
Mạng tinh thể lục giác
Cấu trúc tinh thể của kim loại có dạng mạng tinh thể như sau. Tế bào sơ cấp dựa trên một lăng kính lục giác. Có 12 nguyên tử trong các nút của nó, hai nguyên tử nữa ở các gốc và ba nguyên tử nằm tự do bên trong không gian ở trung tâm của cấu trúc. Tổng số 17 nguyên tử.
Kim loại như:
có cấu hình phức tạp tương tự
- titan alpha;
- magiê;
- alpha coban;
- kẽm.
Tính chất chính - độ bền cao, ánh bạc mạnh mẽ.
Khiếm khuyết trong cấu trúc tinh thể của kim loại
Tuy nhiên, tất cả các loại tế bào được coi là có thể có khuyết tật tự nhiên, hay còn gọi là khuyết tật. Điều này có thể do nhiều lý do: nguyên tử lạ và tạp chất trong kim loại, ảnh hưởng bên ngoài và những nguyên nhân khác.
Vì vậy, có một phân loại phản ánh các khuyết tật mà mạng tinh thể có thể có. Hóa học với tư cách là một môn khoa học nghiên cứu từng nguyên nhân để xác định nguyên nhân và cách khắc phục để các tính chất của vật liệu không bị thay đổi. Vì vậy, các khuyết tật như sau.
- Điểm. Chúng có ba dạng chính: chỗ trống, tạp chất hoặc các nguyên tử bị lệch. Chúng dẫn đến sự suy giảm tính chất từ của kim loại, tính dẫn điện và dẫn nhiệt của kim loại.
- Tuyến tính, hoặc lệch vị trí. Phân bổ biên và vít. Giảm độ bền và chất lượng của vật liệu.
- Bề mặtkhuyết tật. Ảnh hưởng đến sự xuất hiện và cấu trúc của kim loại.
Hiện nay, các phương pháp đã được phát triển để loại bỏ các khuyết tật và thu được các tinh thể tinh khiết. Tuy nhiên, chúng không thể bị loại bỏ hoàn toàn, mạng tinh thể lý tưởng không tồn tại.
Giá trị của kiến thức về cấu trúc tinh thể của kim loại
Từ tài liệu trên, rõ ràng kiến thức về cấu trúc và cấu trúc tốt giúp bạn có thể dự đoán các đặc tính của vật liệu và ảnh hưởng đến chúng. Và điều này cho phép bạn thực hiện khoa học hóa học. Lớp 9 của một trường phổ thông tập trung vào việc dạy học sinh hiểu rõ tầm quan trọng của chuỗi logic cơ bản: thành phần - cấu trúc - tính chất - ứng dụng.
Thông tin về cấu trúc tinh thể của kim loại minh họa mối quan hệ này rất rõ ràng và cho phép giáo viên giải thích rõ ràng và cho trẻ biết tầm quan trọng của việc biết cấu trúc nhỏ để sử dụng chính xác và thành thạo tất cả các tính chất.
