Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

11.18: Металлические твердые тела
СОДЕРЖАНИЕ

JoVE Core
Chemistry

A subscription to JoVE is required to view this content.

Education
Metallic Solids
 
ТРАНСКРИПТ

11.18: Металлические твердые тела

Металлические твердые частицы, такие как кристаллы меди, алюминия и железа, образуются атомами металла. Структура металлических кристаллов часто описывается как равномерное распределение атомных ядер в «море» делокализованных электронов. Атомы в таком металлическом твердом веществе удерживаются вместе уникальной силой, известной как металлическое соединение, что приводит к множеству полезных и разнообразных сыпучих свойств.

Все металлические твердые частицы обладают высокой теплопроводностью и электропроводностью, металлическим блеском и ковлеемостью. Многие из них очень трудны и довольно сильны. Из-за своей ковлемости (способности к деформации под давлением или удару) они не осколки и, следовательно, делают полезные строительные материалы. Точки плавления металлов сильно различаются. Ртуть является жидкостью при комнатной температуре, а щелочные металлы расплавляются при температуре ниже 200 °C. Несколько металлов после перехода также имеют низкие точки плавления, в то время как переходные металлы плавляются при температурах выше 1000 °C. Эти различия отражают различия в прочности металлического соединения между металлами.

Свойства металлических твердых частиц

Благодаря своей кристаллической структуре металлические твердые тела обладают некоторыми уникальными свойствами, связанными со структурой, и были приведены в таблице ниже.

Тип твердого тела Тип частиц Вид достопримечательностей Свойства Примеры
Металлик Атомы электроположительных элементов Металлические связи блестящий, ковкий, пластичный, хорошо проводит тепло и электричество, варьирует твердость и температуру плавления CU, Fe, Ti, Pb, U

Кристаллическая структура металлических твердых тел: Закрытоупаковочная

Твердые тела, изготовленные из идентичных атомов, могут иметь два типа аранжировки: Квадратные или плотно упакованные (рисунок 1). Так как близкое уплотнение максимально увеличивает общую площадь аттракционов между атомами и минимизирует общую межмолекулярную энергию, атомы в большинстве металлов упаковываются таким образом.

Рисунок 1. Квадратная или закрыто-упакованная компоновка.

В простых металлических кристаллических конструкциях мы находим два типа ближайшей упаковки: Шестиугольная ближайшая упаковка (НХО) и кубическая ближайшая упаковка (ККП). Оба состоят из повторяющихся слоев шестиугольно расположенных атомов. В обоих типах второй слой (B) размещается на первом слое (A) таким образом, чтобы каждый атом второго слоя соприкасался с тремя атомами первого слоя. Третий слой расположен одним из двух способов.

В HCP атомы в третьем слое находятся непосредственно над атомами в первом слое (т.е. третий слой также является типом A), а стекирование состоит из чередующихся слоев типа A и типа B с близко упакованными слоями (например, ABABAB⋯) (рис. 2a).

В CCP атомы третьего слоя не выше атомов в одном из первых двух слоёв (то есть третий слой — тип C), а стекирование состоит из чередующихся слоев типа A, типа B и типа C, плотно упакованных слоев (то есть ABCABCABCABC) (рисунок 2b). Cubic face-центрированные (FCC) и CCP механизмы фактически являются теми же структурами с компактной упаковкой атомов, занимая 74% объема.

Рисунок 2. (A) шестиугольная упаковка состоит из двух чередующихся слоев (ABABAB…). (b) Cubic close-packing состоит из трех чередующихся слоев (ABCABCABCABC…).

В обоих типах упаковки каждый атом контактирует с шестью атомами в собственном слое, тремя в слое выше, и тремя в слое ниже. Таким образом, каждый атом соприкасается с 12 ближними соседями и поэтому имеет координационный номер 12.

Около двух третей всех металлов кристаллизуются в самых близко расположенных массивах с координационным числом 12. Металлы, кристаллизованные в структуре HCP, включают CD, Co, Li, Mg, Na, И Zn, а также металлы, кристаллизованные в структуре CCP, включают AG, Al, Ca, Cu, Ni, Pb, и Pt.

Этот текст был адаптирован из Openstax, Химия 2е изд., Sections 10.5 Solid State of Matter и 10.6 Lattice-структур в кристаллических солидах.

Tags

Metallic Solids Copper Aluminum Gold Metal Atoms Metallic Bonds Electron Clouds Delocalized Electrons Flexible Internal Structure Molecular Solids Ionic Solids Bending And Deformation Melting Points Conductors Of Heat And Electricity Hexagonal Close-packing Cubic Close-packing ABAB Arrangement Zinc Metal Hcp Lattice

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter