Адамдар дайыма иштөөнү артык көргөн эң кеңири таралган материалдардын бири металл болгон. Ар бир доордо бул кереметтүү заттардын ар кандай түрлөрүнө артыкчылык берилген. Ошентип, биздин заманга чейинки IV-III миң жылдыктар халколиттин, же жездин доору болуп эсептелет. Кийинчерээк ал коло менен алмаштырылат, андан кийин бүгүнкү күндө дагы актуалдуу болгон темир күчүнө кирет.
Бүгүн бир кезде металл буюмдарысыз жасоо мүмкүн болгонун элестетүү кыйын, анткени үй буюмдарынан, медициналык аспаптардан тартып оор жана жеңил жабдууларга чейин дээрлик бардыгы ушул материалдан турат же өзүнчө бөлүктөрүн камтыйт. анын. Эмне үчүн металлдар мынчалык популярдуулукка ээ болду? Кандай өзгөчөлүктөр бар жана ал алардын түзүлүшүнө кандайча мүнөздүү, келгиле, аны андан ары түшүнүүгө аракет кылалы.
Металлдардын жалпы түшүнүгү
"Химия. 9-класс" деген окуу китебимектеп окуучулары окушат. Анда металлдар кылдат изилденет. Алардын физикалык жана химиялык касиеттерин кароо чоң бөлүмгө арналган, анткени алардын ар түрдүүлүгү өтө чоң.
Дал ушул жаштан баштап балдарга бул атомдор жана алардын касиеттери жөнүндө түшүнүк берүү сунушталат, анткени өспүрүмдөр мындай билимдин баалуулугун толук баалай алышат. Алар айланасындагы нерселердин, машиналардын жана башка нерселердин ар түрдүүлүгү металлдык табиятка негизделгенин эң сонун көрүшөт.
Металл деген эмне? Химиянын көз карашынан алганда, бул атомдорду төмөнкүдөй болгондор деп айтуу салтка айланган:
- тышкы деңгээлдеги электрондордун аз саны;
- күчтүү калыбына келтирүүчү касиеттерин көрсөтүү;
- чоң атомдук радиуска ээ;
- жөнөкөй заттардын бир катар өзгөчө физикалык касиеттери бар.
Бул заттар жөнүндөгү билимдин негизин металлдардын атомдук-кристаллдык түзүлүшүн кароо аркылуу алууга болот. Бул кошулмалардын бардык өзгөчөлүктөрүн жана касиеттерин түшүндүрөт.
Металлдардын мезгилдик тутумунда бүт таблицанын көпчүлүк бөлүгү бөлүнөт, анткени алар бардык экинчи подгруппаларды жана биринчиден үчүнчү топко чейинки негизги топторду түзөт. Демек, алардын сан жагынан артыкчылыгы айкын көрүнүп турат. Эң кеңири таралгандары:
- кальций;
- натрий;
- титан;
- темир;
- магний;
- алюминий;
- калий.
Бардык металлдар аларды заттардын бир чоң тобуна бириктирүүгө мүмкүндүк берген бир катар касиеттерге ээ. Өз кезегинде бул касиеттерди металлдардын кристаллдык түзүлүшү түшүндүрөт.
Металдардын касиеттери
Каралып жаткан заттардын спецификалык касиеттери төмөнкүлөрдү камтыйт.
- Металл жаркырап. Жөнөкөй заттардын бардык өкүлдөрү ага ээ жана алардын көбү бирдей күмүш-ак түскө ээ. Айрымдары гана (алтын, жез, эритмелер) айырмаланат.
- Ийилгичтик жана пластикалык - деформация жана оңой калыбына келүү жөндөмдүүлүгү. Ар кандай өкүлдөр үчүн ал ар кандай деңгээлде көрсөтүлөт.
- Электр жана жылуулук өткөрүмдүүлүк металлдын жана анын эритмелеринин көлөмүн аныктоочу негизги касиеттердин бири.
Металлдардын жана эритмелердин кристаллдык структурасы көрсөтүлгөн касиеттердин ар биринин себебин түшүндүрөт жана алардын ар бир конкреттүү өкүлүнүн катаалдыгын айтат. Эгер сиз мындай түзүлүштүн өзгөчөлүктөрүн билсеңиз, анда үлгүнүн касиеттерине таасир этип, аны керектүү параметрлерге тууралай аласыз, аны адамдар ондогон жылдардан бери жасап келишет.
Металлдардын атомдук кристаллдык түзүлүшү
Мындай структура деген эмне, ал эмнеси менен мүнөздөлөт? Аталышынын өзү бардык металлдар катуу абалда, башкача айтканда, кадимки шарттарда (суюктук болгон сымаптан башка) кристаллдар экенин көрсөтүп турат. Кристалл деген эмне?
Бул денени тизип турган атомдор аркылуу элестүү сызыктарды кесип өткөн шарттуу графикалык сүрөт. Башкача айтканда, ар бир металл атомдордон турат. Алар ага туш келди эмес, бирок абдан үзгүлтүксүз жана ырааттуу жайгашкан. Демек, психикалык жактан болсобул бөлүкчөлөрдүн баарын бир түзүлүшкө бириктиргенде, каалаган формадагы кадимки геометриялык дене түрүндөгү кооз сүрөттү аласыз.
Бул металлдын кристалл торлору деп аталат. Ал өтө татаал жана мейкиндик жагынан көлөмдүү, ошондуктан жөнөкөйлүк үчүн анын баары эмес, бир бөлүгү гана, элементардык клетка көрсөтүлгөн. Мындай клеткалардын жыйындысы чогулуп, үч өлчөмдүү мейкиндикте чагылдырылып, кристалл торлорду түзөт. Химия, физика жана металл илими мындай структуралардын структуралык өзгөчөлүктөрүн изилдөөчү илимдер болуп саналат.
Элементардык клетканын өзү бири-биринен белгилүү бир аралыкта жайгашкан жана алардын тегерегинде башка бөлүкчөлөрдүн катуу белгиленген санын координациялаган атомдордун жыйындысы. Бул таңгактын тыгыздыгы, түзүүчү структуралардын ортосундагы аралык жана координациялык саны менен мүнөздөлөт. Жалпысынан алганда, бул параметрлердин баары бүт кристаллдын мүнөздөмөсү, ошондуктан металл көрсөткөн касиеттерди чагылдырат.
Кристалл торлордун бир нече түрү бар. Алардын бардыгын бир өзгөчөлүк бириктирет – түйүндөрдө атомдор бар, ал эми ичинде кристаллдын ичиндеги электрондордун эркин кыймылынан пайда болгон электрон газынын булуту бар.
Кристаллдык торлордун түрлөрү
Решетканын структурасынын он төрт варианты адатта үч негизги түргө бириктирилет. Алар төмөнкүдөй:
- Денеге багытталган куб.
- Алты бурчтуу тыгыз пакеттелген.
- Бет борборлоштурулган куб.
Металлдардын кристаллдык түзүлүшү электрондук микроскопиянын жардамы менен гана изилденген, ал кезде сүрөттөрдү чоңойтууга мүмкүн болгон. Ал эми торлордун түрлөрүнүн классификациясын биринчи жолу француз окумуштуусу Брава киргизген, аны кээде анын аты менен да аташат.
Денеге багытталган тор
Ушул типтеги металлдардын кристалл торунун структурасы төмөндөгүдөй түзүлүш. Бул бир куб, анын түйүндөрүндө сегиз атом бар. Дагы бирөө клетканын бош ички мейкиндигинин борборунда жайгашкан, ал "денеге багытталган" деген аталышты түшүндүрөт.
Бул элементардык клетканын, демек, бүтүндөй тордун эң жөнөкөй түзүлүшүнүн варианттарынын бири. Төмөнкү металлдардын бул түрү бар:
- молибден;
- ванадий;
- chrome;
- марганец;
- альфа темир;
- бетта-темир жана башкалар.
Мындай өкүлдөрдүн негизги касиеттери болуп ийкемдүүлүктүн жана ийкемдүүлүктүн, катуулуктун жана бекемдиктин жогорку даражасы саналат.
Бет борборлоштурулган тор
Бети борборлоштурулган куб торчосу бар металлдардын кристаллдык структурасы төмөнкү структура болуп саналат. Бул он төрт атомду камтыган куб. Алардын сегизи тор түйүндөрүн түзөт, дагы алтоо ар бир бетте бирден жайгашкан.
Алардын структурасы окшош:
- алюминий;
- никель;
- коршун;
- гамма темир;
- жез.
Негизги айырмалоочу касиеттери - жылтыракар кандай түстөр, жарыктык, күч-кубат, ийкемдүүлүк, коррозияга туруктуулукту жогорулатуу.
Алты бурчтуу тор
Бул типтеги решеткалуу металлдардын кристаллдык структурасы төмөнкүдөй. Элементардык клетка алты бурчтуу призмага негизделген. Анын түйүндөрүндө 12 атом бар, дагы экөө негиздеринде жана үч атом түзүмдүн борборундагы боштуктун ичинде эркин жатат. Бардыгы болуп он жети атом.
:
сыяктуу металлдар окшош татаал конфигурацияга ээ
- альфа титан;
- магний;
- альфа кобальт;
- цинк.
Негизги касиеттери - жогорку бекемдик, күчтүү күмүш жалтырак.
Металлдардын кристаллдык түзүлүшүндөгү кемчиликтер
Бирок, клеткалардын бардык каралып жаткан түрлөрү табигый кемчиликтерге, же кемчилик деп аталган нерселерге ээ болушу мүмкүн. Бул ар кандай себептерден улам болушу мүмкүн: металлдардагы бөтөн атомдор жана аралашмалар, тышкы таасирлер жана башкалар.
Ошондуктан, кристалл торлор болушу мүмкүн болгон кемчиликтерди чагылдырган классификация бар. Химия илим катары алардын ар бирин изилдеп, материалдын касиеттери өзгөрбөшү үчүн анын себебин жана дабасын аныктайт. Демек, кемчиликтер төмөнкүдөй.
- Пойнта. Алар үч негизги типте болот: боштуктар, аралашмалар же дислокацияланган атомдор. Алар металлдын магниттик касиеттеринин, анын электрдик жана жылуулук өткөрүмдүүлүктүн начарлашына алып келет.
- Сызыктуу же дислокация. Маржиналдык жана бураманы бөлүңүз. Материалдын күчүн жана сапатын начарлатыңыз.
- Беткемчиликтер. Металдардын сырткы көрүнүшүнө жана түзүлүшүнө таасир этет.
Учурда кемчиликтерди жоюу жана таза кристаллдарды алуу ыкмалары иштелип чыккан. Бирок, аларды толугу менен жок кылуу мүмкүн эмес, идеалдуу кристалл тор жок.
Металлдардын кристаллдык түзүлүшү жөнүндөгү билимдин баалуулугу
Жогорудагы материалдан, жакшы структураны жана түзүлүштү билүү материалдын касиеттерин алдын ала айтууга жана аларга таасир этүүгө мүмкүндүк берери айдан ачык. Ал эми бул химия илимин жасоого мүмкүндүк берет. Жалпы билим берүүчү мектептин 9-классы окуучуларга фундаменталдык логикалык чынжырдын маанисин так түшүнүүгө үйрөтүүгө багытталган: курамы - түзүлүшү - касиеттери - колдонуу.
Металлдардын кристаллдык түзүлүшү жөнүндөгү маалымат бул байланышты абдан ачык көрсөтөт жана мугалимге балдарга бардык касиеттерди туура жана билгичтик менен колдонуу үчүн майда түзүлүштү билүү канчалык маанилүү экенин так түшүндүрүүгө жана көрсөтүүгө мүмкүндүк берет.
