Një nga materialet më të zakonshme me të cilin njerëzit kanë preferuar gjithmonë të punojnë ka qenë metali. Në çdo epokë, preferenca iu dha llojeve të ndryshme të këtyre substancave të mahnitshme. Pra, mijëvjeçarët IV-III para Krishtit konsiderohen si epoka e kalkolitit, ose bakrit. Më vonë ai zëvendësohet nga bronzi dhe më pas hyn në fuqi ai që është ende aktual - hekuri.
Sot është përgjithësisht e vështirë të imagjinohet se dikur ishte e mundur të bëhej pa produkte metalike, sepse pothuajse gjithçka, nga sendet shtëpiake, instrumentet mjekësore dhe duke përfunduar me pajisjet e rënda dhe të lehta, përbëhet nga ky material ose përfshin pjesë të veçanta jashtë. prej tij. Pse metalet arritën të fitonin një popullaritet të tillë? Cilat janë veçoritë dhe si është e natyrshme në strukturën e tyre, le të përpiqemi ta kuptojmë më tej.
Koncepti i përgjithshëm i metaleve
"Kimi. Klasa 9" është një tekst shkollor qënxënësit e shkollës që mësojnë. Është në të që metalet studiohen në detaje. Shqyrtimi i vetive të tyre fizike dhe kimike i kushtohet një kapitulli të madh, sepse diversiteti i tyre është jashtëzakonisht i madh.
Që nga kjo moshë rekomandohet t'u jepet fëmijëve një ide për këto atome dhe vetitë e tyre, sepse adoleshentët tashmë mund ta vlerësojnë plotësisht vlerën e një njohurie të tillë. Ata shohin në mënyrë të përsosur se shumëllojshmëria e objekteve, makinerive dhe gjërave të tjera rreth tyre bazohet në një natyrë metalike.
Çfarë është metali? Nga pikëpamja e kimisë, është e zakonshme t'u referohemi këtyre atomeve si ato që kanë:
- një numër i vogël elektronesh në nivelin e jashtëm;
- tregoni veti të forta restauruese;
- kanë një rreze të madhe atomike;
- sa substancat e thjeshta kanë një sërë vetive fizike specifike.
Baza e njohurive për këto substanca mund të merret duke marrë parasysh strukturën atomiko-kristalore të metaleve. Ai shpjegon të gjitha tiparet dhe vetitë e këtyre përbërjeve.
Në sistemin periodik për metalet, pjesa më e madhe e të gjithë tabelës ndahet, sepse ato formojnë të gjitha nëngrupet dytësore dhe ato kryesore nga grupi i parë në të tretën. Prandaj, epërsia e tyre numerike është e dukshme. Më të zakonshmet janë:
- kalcium;
- natrium;
- titanium;
- hekur;
- magnez;
- alumin;
- kalium.
Të gjitha metalet kanë një sërë veçorish që i lejojnë ato të kombinohen në një grup të madh substancash. Nga ana tjetër, është struktura kristalore e metaleve që shpjegon këto veti.
Vetitë e metaleve
Vetitë specifike të substancave në shqyrtim përfshijnë sa vijon.
- Shkëlqim metalik. Të gjithë përfaqësuesit e substancave të thjeshta e posedojnë atë, dhe shumica e tyre kanë të njëjtën ngjyrë argjendi-të bardhë. Vetëm disa (ari, bakri, lidhjet) janë të ndryshme.
- Shkathtësi dhe plasticitet - aftësia për të deformuar dhe rikuperuar mjaft lehtë. Për përfaqësues të ndryshëm shprehet në një masë të ndryshme.
- Përçueshmëria elektrike dhe termike është një nga vetitë kryesore që përcakton shtrirjen e metalit dhe lidhjeve të tij.
Struktura kristalore e metaleve dhe lidhjeve shpjegon arsyen për secilën nga vetitë e treguara dhe flet për ashpërsinë e tyre në secilin përfaqësues të veçantë. Nëse i njihni tiparet e një strukture të tillë, atëherë mund të ndikoni në vetitë e kampionit dhe ta rregulloni atë në parametrat e dëshiruar, gjë që njerëzit e kanë bërë për shumë dekada.
Struktura kristalore atomike e metaleve
Çfarë është një strukturë e tillë, nga çfarë karakterizohet? Vetë emri sugjeron që të gjitha metalet janë kristale në gjendje të ngurtë, domethënë në kushte normale (përveç merkurit, i cili është një lëng). Çfarë është një kristal?
Ky është një imazh grafik i kushtëzuar i ndërtuar duke kryqëzuar linja imagjinare nëpër atomet që rreshtojnë trupin. Me fjalë të tjera, çdo metal përbëhet nga atome. Ato janë të vendosura në të jo rastësisht, por shumë rregullisht dhe vazhdimisht. Pra, nëse mendërishtkombinoni të gjitha këto grimca në një strukturë, ju merrni një imazh të bukur në formën e një trupi të rregullt gjeometrik të çdo forme.
Kjo është ajo që quhet rrjetë kristalore e metalit. Është shumë komplekse dhe voluminoze nga ana hapësinore, prandaj, për thjeshtësi, nuk tregohet e gjitha, por vetëm një pjesë, një qelizë elementare. Kompleti i qelizave të tilla, të bashkuara dhe të pasqyruara në hapësirën tredimensionale, formon rrjeta kristalore. Kimia, fizika dhe shkenca e metaleve janë shkenca që studiojnë veçoritë strukturore të strukturave të tilla.
Qeliza elementare në vetvete është një grup atomesh që ndodhen në një distancë të caktuar nga njëri-tjetri dhe koordinojnë një numër rreptësisht të caktuar të grimcave të tjera rreth tyre. Karakterizohet nga dendësia e paketimit, distanca midis strukturave përbërëse dhe numri i koordinimit. Në përgjithësi, të gjithë këta parametra janë një karakteristikë e të gjithë kristalit, dhe për këtë arsye pasqyrojnë vetitë e shfaqura nga metali.
Ka disa lloje të grilave kristalore. Të gjithë ata janë të bashkuar nga një veçori - ka atome në nyje, dhe brenda ka një re të gazit elektronik, i cili formohet nga lëvizja e lirë e elektroneve brenda kristalit.
Llojet e rrjetave kristal
Katërmbëdhjetë opsione për strukturën e grilës zakonisht kombinohen në tre lloje kryesore. Ato janë si më poshtë:
- Kubik me në qendër trupin.
- Gjashtëkëndore e mbyllur.
- kubik me në qendër fytyrën.
Struktura kristalore e metaleve u studiua vetëm përmes mikroskopit elektronik, kur u bë e mundur të merreshin zmadhime të mëdha imazhesh. Dhe klasifikimi i llojeve të grilave u prezantua për herë të parë nga shkencëtari francez Bravais, me emrin e të cilit quhen ndonjëherë.
Rrjelë në qendër të trupit
Struktura e rrjetës kristalore të metaleve të këtij lloji është struktura e mëposhtme. Ky është një kub, në nyjet e të cilit ka tetë atome. Një tjetër ndodhet në qendër të hapësirës së brendshme të lirë të qelizës, gjë që shpjegon emrin "me në qendër trupin".
Ky është një nga variantet e strukturës më të thjeshtë të qelizës elementare, dhe rrjedhimisht e gjithë rrjetës në tërësi. Metalet e mëposhtme kanë këtë lloj:
- molibden;
- vanadium;
- krom;
- mangan;
- hekur alfa;
- betta-iron dhe të tjerët.
Vetitë kryesore të përfaqësuesve të tillë janë shkalla e lartë e lakueshmërisë dhe duktilitetit, ngurtësisë dhe forcës.
Rrjelë me në qendër fytyrën
Struktura kristalore e metaleve që kanë një rrjetë kub të përqendruar në fytyrë është struktura e mëposhtme. Ky është një kub, i cili përfshin katërmbëdhjetë atome. Tetë prej tyre formojnë nyjet e rrjetës dhe gjashtë të tjera janë të vendosura nga një në secilën faqe.
Ata kanë një strukturë të ngjashme:
- alumin;
- nikel;
- lead;
- hekur gama;
- bakër.
Vetitë kryesore dalluese - shkëlqimingjyra të ndryshme, butësi, forcë, lakueshmëri, rritje e rezistencës ndaj korrozionit.
grilë gjashtëkëndore
Struktura kristalore e metaleve me këtë lloj grilë është si më poshtë. Qeliza elementare bazohet në një prizëm gjashtëkëndor. Ka 12 atome në nyjet e saj, dy të tjera në bazat dhe tre atome shtrihen lirshëm brenda hapësirës në qendër të strukturës. Gjithsej shtatëmbëdhjetë atome.
Metalet si:
kanë një konfigurim kompleks të ngjashëm
- alfa titan;
- magnez;
- alfa kob alt;
- zink.
Vetitë kryesore - forcë e lartë, shkëlqim i fortë argjendi.
Defekte në strukturën kristalore të metaleve
Megjithatë, të gjitha llojet e konsideruara të qelizave mund të kenë të meta natyrore, ose të ashtuquajturat defekte. Kjo mund të jetë për shkak të arsyeve të ndryshme: atomeve të huaja dhe papastërtive në metale, ndikimeve të jashtme dhe të tjera.
Prandaj, ekziston një klasifikim që pasqyron defektet që mund të kenë grilat kristalore. Kimia si shkencë studion secilën prej tyre për të identifikuar shkakun dhe ilaçin në mënyrë që vetitë e materialit të mos ndryshojnë. Pra, defektet janë si më poshtë.
- Pikë. Ato vijnë në tre lloje kryesore: boshllëqe, papastërti ose atome të dislokuara. Ato çojnë në një përkeqësim të vetive magnetike të metalit, përçueshmërisë së tij elektrike dhe termike.
- Linear, ose dislokim. Alokoni margjinale dhe vidhos. Degradoni forcën dhe cilësinë e materialit.
- Sipërfaqjadefektet. Ndikojnë në pamjen dhe strukturën e metaleve.
Aktualisht, janë zhvilluar metoda për të eliminuar defektet dhe për të marrë kristale të pastra. Megjithatë, ato nuk mund të zhduken plotësisht, rrjeta ideale kristalore nuk ekziston.
Vlera e njohurive për strukturën kristalore të metaleve
Nga materiali i mësipërm, është e qartë se njohja e strukturës dhe strukturës së imët bën të mundur parashikimin e vetive të materialit dhe ndikimin e tyre. Dhe kjo ju lejon të bëni shkencën e kimisë. Klasa e 9-të e një shkolle të arsimit të përgjithshëm fokusohet në mësimin e studentëve një kuptim të qartë të rëndësisë së zinxhirit themelor logjik: përbërja - struktura - vetitë - aplikimi.
Informacioni rreth strukturës kristalore të metaleve e ilustron këtë marrëdhënie shumë qartë dhe i lejon mësuesit të shpjegojë qartë dhe t'u tregojë fëmijëve se sa e rëndësishme është të njohësh strukturën e imët për të përdorur saktë dhe me kompetencë të gjitha vetitë.
