Металеві кристалічні конструкції

Last updated

Oct 25, 2022
Save as PDF
- Металеве склеювання
- Тверді тіла ковалентної мережі: напівпровідники та ізолятори

$\newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} }$

$\newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}}$

$\newcommand{\id}{\mathrm{id}}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

$\newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}$

$\newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}$

$\newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}$

$\newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}$

$\newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}$

$\newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}$

$\newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

$\newcommand{\id}{\mathrm{id}}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

$\newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}$

$\newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}$

$\newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}$

$\newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}$

$\newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}$

$\newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}$

$\newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

Навички для розвитку

Опишіть різні типи одиничних осередків і сплавів

Більшість металів хочуть мати високі координаційні числа (багато сусідів для кожного атома). Найбільше можливе число координацій зі сферами - 12. Є 2 регулярних домовленості, які дають 12 сусідів, і називаються вони тісними упаковками. Це максимально щільні способи облаштування сфер. Обидва засновані на гексагональних площинях атомів, які складені. Атоми кожної площини сидять в отворах нижньої площини. Подивіться на фігуру.

Життя Райлі через Вікісховище

Сірі сфери А представляють нижню площину. Отвори в цій площині позначені B і C. Наступний шар буде переходити або над отворами B або C. Не має значення, який. 2 типи щільної упаковки походять від того, що відбувається з третім шаром. Якщо шари є ABAB (що еквівалентно ACAC або BCBC), це утворює один тип тісної упаковки, званої гексагональної щільно упакованої, або hcp. Інший тип тісної упаковки має шари ABCABC і називається кубічним тісно упакованим або ccp. Кубічна щільно упакована також називається кубічна кубічна або fcc, оскільки це кубічна структура з атомом на кожній грані та кубі куба. Кожен атом в тісно упакованої структурі має 12 сусідів (по 6 в своїй площині і по 3 в площині зверху і знизу).

Атоми шару в червоному кольорі, а атоми B-шару - жовтим кольором. Зверніть увагу, що загальне розташування робить гексагональну структуру (вектори решітки позначені a, b, c). Магеміт через Вікісховище.

Атоми шару знаходяться в зеленому кольорі, атоми B-шару рожевого і C-шару атоми синього кольору. Зверніть увагу, що загальне розташування утворює кубічну структуру з атомами на кутах і гранях куба (вектори решітки позначені a, b, c). Магеміт через Вікісховище.

Не всі метали роблять щільно упаковані конструкції. Деякі з них мають просту кубічну структуру (всього один атом на кожному кутку кубічної одиничної клітинки), тому в цьому випадку кожен атом має координаційне число 6. Інша більш поширена структура називається кубічною або bcc, в якій на кожному куті і в центрі кубічної одиничної клітинки є атом, так що кожен атом має 8 сусідів. Ось інший погляд на клітинку блоку bcc, використовуючи картину атомів, що заповнюють простір. Зверніть увагу, що кожен кут одиничної клітини насправді має 1/8 атома. (Якби на кожному куті був цілий атом, то ми б отримали неправильну структуру, коли ми складаємо одиничні клітини.)

Перегляд заповнення простору клітинки блоку bcc, Cdang та Samuel Dupre, через Wikimedia Commons.

Сплави

Сплави являють собою металеві розчини або сполуки. Деякі сплави мають різні атоми металів, розташовані в правильній структурі. Ці сплави мають точну формулу, таку як Ni ₃ Al. Інші мають випадкову заміну одного типу атома металу іншим, як сплави золота/срібла. І золото, і срібло мають структуру fcc/ccp, а атоми мають схожі розміри, тому вони можуть виготовляти суміші майже з будь-яким% Au та Ag. Це називається замісним сплавом, оскільки один тип атома замінює інший. Третій тип має менший атом (як вуглець у сталі), який займає деякі отвори між більшістю атомів металу. Це називається інтерстиціальним сплавом. Сплави важливі для багатьох застосувань, оскільки вони мають різні властивості порівняно з чистими металами.

Зовнішнє посилання

Хімія CrashCourse: Робити тверді речовини (11 хв)

Дописувачі та атрибуція

Template:ContribGreyLark