Cheminiai pakuočių tipai į kūną orientuotų kubinių grotelių. Metalų kristalinė struktūra. Kristalinių gardelių rūšys

Į veidą orientuota kubinė ląstelė, priklausanti kubinei sistemai; Taip pat žiūrėkite: Ląstelių elektrolitinio elemento į veidą centras ...

Ląstelė- : Taip pat žiūrėkite: elektrolizės elementas, nukreiptas į veidą, į pagrindą nukreiptas elementas ... Enciklopedinis metalurgijos žodynas

KUBINĖ LĄSTELĖ- viena iš 14 rūšių Bravais grotelių. Jam būdinga mazgų vieta visų kubo paviršių viršūnėse ir centruose. Geologijos žodynas: 2 tomai. M.: Nedra. Redagavo K. N. Paffengoltz ir kt., 1978 m. Geologijos enciklopedija

kubinė sistema- kristalografinė sistema, kuriai būdingas ryšys tarp kristalo vienetinės ląstelės kampų ir kraštų: a = b = c, α = β = γ = 90º. Jis suskirstytas į 5 klases (taškų simetrijos grupes). * * * KUBINĖ SINGONIJA KUBIKĖ... ... enciklopedinis žodynas

kubinė gardelė (K6)- kristalinė gardelė, kurios vienetinė ląstelė priklauso kubinei sistemai; Taip pat žiūrėkite: Tinklinė triklinika gardelė tetragoninė gardelė erdvinė grotelė ... Enciklopedinis metalurgijos žodynas

Kubinė sistema

Kubinė į veidą orientuota grotelė– Kristalografijoje kubinė sistema yra viena iš septynių sistemų. Kubinio kristalo vienetinė ląstelė nustatoma trimis vienodo ilgio vektoriais, statmenais vienas kitam. Kubinėje sistemoje yra trijų tipų Bravais gardelės: ... ... Vikipedija

Kubinė gardelė– Kristalografijoje kubinė sistema yra viena iš septynių sistemų. Kubinio kristalo vienetinė ląstelė nustatoma trimis vienodo ilgio vektoriais, statmenais vienas kitam. Kubinėje sistemoje yra trijų tipų Bravais gardelės: ... ... Vikipedija

elektrolitinis elementas- indas su elektrolitu, aprūpintas elektrodais, kuriame vyksta elektrocheminės reakcijos; pagrindinis pramoninių elektrolizatorių konstrukcinis elementas. Elektrolitinių elementų konstrukcijos yra labai įvairios. Į…… Enciklopedinis metalurgijos žodynas

į veidą nukreipta ląstelė- elementarioji gretasienio formos kristalo ląstelė, kurios kiekvienos pusės centre yra papildomas to paties tipo atomas, kaip ir jo viršūnėse esantys atomai; Taip pat žiūrėkite: Ląstelių elektrolitinis elementas... Enciklopedinis metalurgijos žodynas

Viena iš labiausiai paplitusių medžiagų, su kuria žmonės visada mieliau dirbo, buvo metalas. Kiekvienoje epochoje pirmenybė buvo teikiama skirtingoms šių nuostabių medžiagų rūšims. Taigi, IV-III tūkstantmetis prieš Kristų laikomas chalkolito, arba vario amžiumi. Vėliau ją pakeičia bronza, o tada įsigalioja ir šiandien aktuali – geležis.

Šiandien apskritai sunku įsivaizduoti, kad kažkada buvo galima apsieiti be metalo gaminių, nes beveik viskas – nuo namų apyvokos daiktų, medicinos instrumentų iki sunkiosios ir lengvosios įrangos – susideda iš šios medžiagos arba apima atskiras dalis iš jos. Kodėl metalai sugebėjo įgyti tokį populiarumą? Pabandykime išsiaiškinti, kokios yra funkcijos ir kaip tai būdinga jų struktūrai.

Bendroji metalų samprata

"Chemija. 9 klasė" – tai mokyklinukų naudojamas vadovėlis. Būtent čia detaliai tiriami metalai. Didelis skyrius skirtas jų fizinėms ir cheminėms savybėms, nes jų įvairovė yra nepaprastai didelė.

Būtent nuo šio amžiaus vaikams rekomenduojama duoti idėją apie šiuos atomus ir jų savybes, nes paaugliai jau gali visiškai suprasti tokių žinių reikšmę. Jie puikiai mato, kad juos supančių daiktų, mašinų ir kitų dalykų įvairovė yra pagrįsta metaline prigimtimi.

Kas yra metalas? Chemijos požiūriu šie atomai paprastai skirstomi į tuos, kurie turi:

mažas išoriniame lygyje;
pasižymi stipriomis atkuriamosiomis savybėmis;
turėti didelį atominį spindulį;
Kaip paprastos medžiagos, jos turi nemažai specifinių fizinių savybių.

Žinių apie šias medžiagas pagrindą galima gauti įvertinus metalų atominę-kristalinę struktūrą. Būtent tai paaiškina visas šių junginių savybes ir savybes.

Periodinėje lentelėje didžioji visos lentelės dalis priskiriama metalams, nes jie sudaro visus antrinius pogrupius ir pagrindinius nuo pirmos iki trečios grupės. Todėl jų skaitinis pranašumas yra akivaizdus. Dažniausios yra:

kalcio;
natrio;
titanas;
geležies;
magnio;
aliuminio;
kalio.

Visi metalai turi daugybę savybių, leidžiančių juos sujungti į vieną didelę medžiagų grupę. Savo ruožtu šios savybės paaiškinamos būtent kristaline metalų struktūra.

Metalų savybės

Aptariamų medžiagų specifinės savybės yra šios.

Metalinis blizgesys. Ją turi visi paprastų medžiagų atstovai, o dauguma yra vienodi.Tik keli (auksas, varis, lydiniai) skiriasi.
Kalumas ir plastiškumas – galimybė gana lengvai deformuotis ir atsistatyti. Skirtinguose atstovuose jis išreiškiamas skirtingu laipsniu.
Elektros ir šilumos laidumas yra viena iš pagrindinių savybių, lemiančių metalo ir jo lydinių panaudojimo sritis.

Metalų ir lydinių kristalinė struktūra paaiškina kiekvienos nurodytos savybės priežastis ir kalba apie jų sunkumą kiekviename konkrečiame atstove. Jei žinote tokios struktūros ypatybes, tuomet galite daryti įtaką pavyzdžio savybėms ir pritaikyti jį norimiems parametrams, ką žmonės daro daugelį dešimtmečių.

Metalų atominė kristalinė struktūra

Kokia ši struktūra, kuo ji pasižymi? Pats pavadinimas rodo, kad visi metalai yra kietos būsenos kristalai, tai yra normaliomis sąlygomis (išskyrus gyvsidabrį, kuris yra skystis). Kas yra kristalas?

Tai įprastas grafinis vaizdas, sukurtas susikertant įsivaizduojamoms linijoms per atomus, kurie išrikiuoja kūną. Kitaip tariant, kiekvienas metalas yra sudarytas iš atomų. Jie jame išsidėstę ne chaotiškai, o labai teisingai ir nuosekliai. Taigi, jei mintyse sujungsite visas šias daleles į vieną struktūrą, gausite gražų vaizdą, įprastą tam tikros formos geometrinį kūną.

Tai yra tai, kas paprastai vadinama metalo kristaline gardele. Jis yra labai sudėtingas ir erdvus, todėl paprastumo dėlei rodomas ne visas, o tik dalis, elementari ląstelė. Tokių ląstelių rinkinys, surenkamas kartu ir atsispindi kristalinėse gardelėse ir sudaro jas. Chemija, fizika ir metalurgija yra mokslai, tiriantys tokių struktūrų struktūrines ypatybes.

Pati yra atomų, esančių tam tikru atstumu vienas nuo kito ir koordinuojančių griežtai fiksuotą kitų dalelių skaičių aplink save, rinkinys. Jam būdingas pakavimo tankis, atstumas tarp sudedamųjų struktūrų ir koordinavimo skaičius. Apskritai visi šie parametrai yra viso kristalo charakteristikos, todėl atspindi metalo savybes.

Yra keletas atmainų.Visi turi vieną bendrą bruožą – mazguose yra atomai, o viduje yra elektronų dujų debesis, kuris susidaro laisvai judant elektronams kristalo viduje.

Kristalinių gardelių rūšys

Keturiolika grotelių struktūros variantų paprastai sujungiami į tris pagrindinius tipus. Jie yra tokie:

Kūno centre kubinis.
Šešiakampis sandariai supakuotas.
Į veidą orientuotas kubinis.

Metalų kristalinė struktūra buvo tiriama tik tada, kai atsirado galimybė gauti didelio padidinimo vaizdus. O grotelių tipų klasifikaciją pirmasis pateikė prancūzų mokslininkas Bravaisas, kurio vardu jos kartais vadinamos.

Į kūną orientuotos grotelės

Šio tipo metalų kristalinės gardelės struktūra yra tokia. Tai kubas, kurio mazguose yra aštuoni atomai. Kitas yra laisvos vidinės ląstelės erdvės centre, o tai paaiškina pavadinimą „centruotas į kūną“.

Tai yra vienas iš paprasčiausių elementų elementų, taigi ir visos grotelės, struktūros variantų. Šio tipo metalai yra šie:

molibdenas;
vanadis;
chromas;
mangano;
alfa geležis;
beta geležies ir kt.

Pagrindinės tokių atstovų savybės yra didelis plastiškumas ir lankstumas, kietumas ir stiprumas.

Į veidą orientuotos grotelės

Metalų, turinčių į veidą orientuotą kubinę gardelę, kristalų struktūra yra tokia. Tai kubas, kuriame yra keturiolika atomų. Aštuoni iš jų sudaro gardelės mazgus, o dar šeši yra po vieną kiekviename paviršiuje.

Jie turi panašią struktūrą:

aliuminio;
nikelis;
vadovauti;
gama geležis;
vario.

Pagrindinės išskirtinės savybės – skirtingų spalvų blizgesys, lengvumas, tvirtumas, kaliumas, padidėjęs atsparumas korozijai.

Šešiakampė grotelė

Metalų su gardelėmis kristalinė struktūra yra tokia. Vieneto elementas yra pagrįstas šešiakampe prizme. Jo mazguose yra 12 atomų, dar du – pagrinduose, o trys atomai laisvai guli erdvės viduje struktūros centre. Iš viso yra septyniolika atomų.

Metalai, tokie kaip:

alfa titanas;
magnio;
alfa kobaltas;
cinko.

Pagrindinės savybės yra didelis stiprumas, stiprus sidabro blizgesys.

Metalų kristalinės struktūros defektai

Tačiau visų tipų ląstelės taip pat gali turėti natūralių trūkumų arba vadinamųjų defektų. Taip gali būti dėl įvairių priežasčių: pašalinių atomų ir priemaišų metaluose, išorinio poveikio ir pan.

Todėl yra klasifikacija, kuri atspindi defektus, kuriuos gali turėti kristalinės gardelės. Chemija kaip mokslas tiria kiekvieną iš jų, siekdama nustatyti pašalinimo priežastį ir būdą, kad medžiagos savybės nepasikeistų. Taigi, defektai yra tokie.

Vieta. Jie būna trijų pagrindinių tipų: laisvos vietos, priemaišos arba išstumti atomai. Dėl jų pablogėja metalo magnetinės savybės, jo elektros ir šilumos laidumas.
Linijinis arba dislokacija. Yra kraštinių ir varžtų. Jie pablogina medžiagos stiprumą ir kokybę.
Paviršiaus defektai. Įtakoja metalų išvaizdą ir struktūrą.

Šiuo metu yra sukurti metodai, kaip pašalinti defektus ir gauti grynus kristalus. Tačiau visiškai jų išnaikinti neįmanoma, idealios kristalinės gardelės neegzistuoja.

Žinių apie metalų kristalinę struktūrą svarba

Iš minėtos medžiagos akivaizdu, kad žinios apie smulkiąją struktūrą ir sandarą leidžia numatyti medžiagos savybes ir joms daryti įtaką. O chemijos mokslas leidžia tai padaryti. Bendrojo lavinimo mokyklos 9 klasė mokymosi procese akcentuoja, kad mokiniai aiškiai suprastų pagrindinės loginės grandinės svarbą: kompozicija – struktūra – savybės – taikymas.

Informacija apie metalų kristalinę struktūrą yra labai aiškiai iliustruota ir leidžia mokytojui aiškiai paaiškinti ir parodyti vaikams, kaip svarbu žinoti smulkiąją struktūrą, norint teisingai ir kompetentingai panaudoti visas savybes.

Pakavimo tankis yra kristalinės gardelės tūrio dalis, kurią užima atomai.

Trumpiausias atstumas tarp dviejų rutuliukų centrų vienetinėje ląstelėje yra lygus dviem rutulio spinduliams – 2r. Kamuoliuko tūris V = 4/3r 3, rutuliukų, įtrauktų į vienetinę ląstelę, tūris yra V n = 4/3nr 3, kur n yra vienetinės ląstelės dauginys. Jei vienetinio elemento tūris yra V 0, tai pakavimo tankis lygus P = (V n /V 0)·100%.

Jei gardelės periodas lygus a, tai V 0 = a 3, uždavinio sprendimas sumažinamas iki atomo spindulio išreiškimo gardelės periodu; konkrečiai struktūrai reikėtų nustatyti trumpiausią tarpatominį atstumą, pvz. , deimante 2r = a /4 (trumpiausias atstumas, lygus dviem atominiams spinduliams , yra ketvirtadalis kubo erdvinės įstrižainės).

Lentelėje 2.3 pateikti įvairių konstrukcijų sandarinimo tankio skaičiavimo rezultatai.

2.3 lentelė

Įvairių konstrukcijų pakavimo tankis

Tipasgrotelės	K. h.	Atominis spindulysr	Ląstelių gausan

Kubinis primityvus

Didėjant koordinavimo skaičiui, didėja pakavimo tankis.

Fcc gardelės tarpelių užpildymas, o tai atitinka vienetinių ląstelių daugialypumo padidėjimą, lemia mažiau tankų sandarumą.

2.8. Konstrukcijos tipo, koordinacinio skaičiaus ir elektrinių savybių ryšys

Tankiausios ir tankiausios taros (P = 68 – 74%) su c.ch. 8/8 ir 12/12 būdingi metalams (bcc, fcc, hcp konstrukcijoms).

Mažiausiai tankios pakuotės (P = 34% ir panašios) su c.ch. Puslaidininkiams būdingi 4/4 (deimanto, sfalerito, vurcito struktūros), 4/2 (kupritas), 2/2 (selenas).

Konstrukcijos, kurių vidutinės vertės c.n. 6/6 ir tankis P 67%, pavyzdžiui, NaCl tipo, gali turėti laidininko savybių (TiO, TiN, VN, TiC ir kt.), puslaidininkines savybes (PbS, PbSe, PbTe) ir dielektrines savybes (NaCl, MgO, CaO, BaO).

Metalinės medžiagos taip pat gali kristalizuotis į mažo grynumo struktūras, pavyzdžiui, grafite. lygus 4, kaip ir deimante.

Svarbiausi puslaidininkiai sudaro šias struktūras:

deimantas: Si, Ge, α-Sn;

sfaleritas: ZnS, HgS, CdTe, AlP, AlAs, AlSb, GaP, GaAs, GaSb, InP, InAs, InSb, SiC, ZnSe, HgSe, ZnTe, HgTe;

kupritas: Cu 2 O, Ag 2 O;

fluoritas: Mg 2 Si, Mg 2 Ge;

wurcitas: ZnS, ZnO, CdS, CdSe;

natrio chloridas: PbS, PbSe, PbTe;

Nikelio arsenidas: VS, VSe, FeS, FeSe.

2.9. Salos, grandininės ir sluoksniuotos struktūros

Be koordinacinių struktūrų, kuriose tarpatominiai atstumai tarp visų struktūrinių vienetų yra vienodi (vieno tipo ryšys), salose, grandinėse ir sluoksniuotose struktūrose (2.15 pav.) galima išskirti atomų grupes, kurios sudaro „salas“ (molekules). ), nuolat besitęsiantis viena kryptimi (grandinės) arba begalinis dviem (sluoksniais) arba trimis (rėmeliais) matmenimis. Tokios struktūros yra molekulinės.

Fig. 2.15a paveiksle pavaizduotos salų struktūros: 1 - linijinė, 2 - dvimatė (kvadratas), 3 - trimatė (tetraedras). Fig. 2.15 b paveiksle pavaizduotos grandininės struktūros: 4 – tiesinė, 5 – zigzaginė, 6 ir 7 – oktaedrų ir tetraedrų vienetai.

2.15 pav. Salų ir grandinių struktūros

Kontroliniai klausimai

Kuri gardelė vadinama paprasta ar sudėtinga?

Kuo polikristalas skiriasi nuo monokristalo?

Ką reiškia žymėjimas: (hkl), (hkl),< hkl>, ?

Kokias reikšmes gali turėti Millerio indeksai?

Užrašykite kubo kraštams statmenų plokštumų Milerio indeksus.

Užrašykite Milerio indeksus plokštumų, statmenų kubo paviršių įstrižainėms.

Užrašykite Milerio indeksus plokštumų, lygiagrečių kubo paviršiams.

Užrašykite Milerio krypčių indeksus statmenai kubo paviršiams.

Kuo skiriasi (110), (110),< 110>, ?

Koks reiškinys vadinamas polimorfizmu?

Kas yra izomorfizmas?

Kuo akinių struktūra skiriasi nuo kristalų struktūros?

Kokios yra amorfinių kūnų struktūros ypatybės?

Kokios konstrukcijos priskiriamos tankioms pakuotėms? Kaip juose išsidėstę atomai?

Kuo skiriasi GPU ir GCC?

Kokie yra koordinavimo numeriai uždarose pakuotėse?

Kur yra fcc gardelės tetraedrinės tarpai?

Kur yra oktaedrinės tarpinės fcc gardelėse?

Kas vadinama politipizmu?

Kas yra vienetinių ląstelių daugialypė?

Kuo skiriasi skirtingų tipų kubinės konstrukcijos?

Nubraižykite vario, silicio, NaCl, CsCl, sfalerito vienetinius elementus.

Paaiškinkite atomų išsidėstymą vurcito gardelėje.

Kokiu tankio sandarumo pagrindu yra sukonstruota wurtzito gardelė?

Kokio tankio sandarumo pagrindu sukonstruota sfalerito gardelė?

Kiek atomų yra wurtzito vienetinėje ląstelėje?

Kaip apskaičiuojamas kristalų struktūrų pakavimo tankis?

Kurios kristalinės gardelės turi didžiausią pakavimo tankį?

Kurios kristalinės gardelės turi mažiausią pakavimo tankį?

Kaip pakavimo tankis yra susijęs su koordinavimo numeriu?

Ar grandinines struktūras galima priskirti koordinacinėms struktūroms? Kodėl?

Kuo skiriasi tolimojo ir trumpojo nuotolio tvarka kietosiose medžiagose?

Konkrečios cheminės formulės kristalas turi būdingą kristalų struktūrą.
Kristalinės struktūros yra struktūros, vaizduojančios periodinę gardelę, kurios mazguose yra atomai. Trimatė kristalų struktūra yra gardelė, pastatyta ant trijų koordinačių ašių x, y, z, paprastai išdėstytų kampais a, b, g. Atomų vertimo periodai išilgai ašių (gardelės parametrai) yra lygūs atitinkamai a, b, c. Elementarioji kristalo ląstelė yra gretasienis, pastatytas ant transliacijos vektorių a, b, c. Tokia ląstelė vadinama primityviąja.
Dėl vienetinės ląstelės vertimo erdvėje gaunama erdvinė paprasta gardelė - vadinamoji Bravaiso gardelė. Yra keturiolika Bravais grotelių tipų. Šios gardelės viena nuo kitos skiriasi vienetinių ląstelių tipu.

Bravaiso gardelės skirstomos į septynias sistemas, vadinamas kristalografinėmis sistemomis, pagal septynis skirtingus vienetinių ląstelių tipus: triklinikines, monoklinines, ortorombines, tetragonines, trigonines, kubines ir šešiakampes. Šios vienetinės ląstelės gali būti primityvios arba sudėtingos.
Paveikslėlyje pavaizduoti sudėtingi vienetiniai langeliai.

a) orientuota į kūną b) į veidą
c) centre esantis pagrindas d) šešiakampis

Į kūną orientuotas(OC) ląstelė (a pav.) – kubo (arba bendru atveju gretasienio) erdvinių įstrižainių susikirtimo vietoje yra papildomai vienas atomas. OC kubinėje struktūroje (BCC) kristalizuojasi tokie metalai kaip 23 V, 24 Cr, 26 Fe, 41 Nb, 73 Ta, 74 W (indeksas apačioje kairėje rodo elemento numerį periodinėje D. I. Mendelejevo elementų lentelėje).
Į veidą orientuota(GC) ląstelė (b pav.) - kiekvieno paviršiaus plokštumoje yra papildomai po vieną atomą. Fcc kubinėje struktūroje (fcc) kristalizuojasi metalai 13 Al, 28 Ni, 29 Cu, 47 Ag, 78 Pt, 79 Au ir kt.
Centruota į bazę(BC) ląstelė (c pav.) - turi papildomą vieną atomą priešingų paviršių centruose.
Šešiakampė ląstelė(d pav.) susideda iš trijų primityvių ląstelių ir, kaip ir BC ląstelėje, priešingų paviršių centre yra vienas atomas. Šešiakampėje struktūroje kristalizuojasi daug metalų – 22 Ti, 27 Co, 30 Zn, 39 Y, 40 Zr, 64 Gd, 71 Lu.
Skirtingos kristalografinės sistemos skiriasi viena nuo kitos vienetinės ląstelės forma: kraštinių a, b ir c ilgių bei kampų α, β ir γ tarp paviršių ryšiais.
IN triklinika sistema (kur nėra ašių ir simetrijos plokštumų), tokia ląstelė yra gretasienis, kurio visos briaunos ir kampai nėra lygūs vienas kitam. IN monoklinika- tai pasviręs gretasienis; V rombinis(arba ortorombinis) - stačiakampis gretasienis su nelygiomis briaunomis, in keturkampis- stačiakampis gretasienis, kurio pagrindas yra kvadratas; V trikampis(romboedras) - stačiakampis romboedras, kurio kraštinės lygios ir kampai vienodi, bet skiriasi nuo 90 o ir mažesnis nei 120 o; V šešiakampė- tiesi prizmė, kurios pagrindas yra rombas su 120° ir 60° kampais, o trys langeliai sudaro šešiakampę prizmę; kubinėje sistemoje vienetinė ląstelė yra kubas.

Šiuo metu yra nustatyta daugiau nei tūkstantis struktūrinių tipų, tačiau jie apima tik kelis procentus žinomų kristalų struktūrų.
Tarptautinėje konstrukcijų grupių klasifikacijoje pripažįstama tokia klasifikacija:
A- elementai;
IN- AB tipo junginiai (pavyzdžiui, NaCl, CsI);
SU- AB 2 tipo junginiai (CaF 2, TiO 2);
D- A n B m tipo junginiai (Al 2 O 3);
E- junginiai, sudaryti iš daugiau nei dviejų tipų atomų be radikalų ar kompleksinių jonų (pavyzdžiui, CuFeS);
F- junginių su dvi- arba triatominiais jonais struktūros (KCNS, NaHF 2);
G- junginiai su tetraatominiais jonais (CaCO 3, NaClO 3);
H- junginiai su penkiaatominiais jonais (CaSO 4 .2H 2 O, CaWO 4);
L- lydiniai;
S- silikatai.
Grupėje esančių tipų veislės išsiskiria skaičiais.

Struktūrinio tipo samprata– vienas iš kristalų struktūros panašumo ar skirtumo kriterijų. Paprastai struktūrinis tipas vadinamas vienos iš joje kristalizuojančių medžiagų pavadinimu. Tam pačiam struktūriniam tipui priklausančių kristalų struktūros yra identiškos panašumo taškui. Struktūrinis tipas kristalografijoje apibrėžia santykinį dalelių (atomų ar atominių grupių) išsidėstymą kristale, nenurodant absoliučių atstumų tarp jų. Norėdami apibūdinti konkrečią struktūrą, turite nurodyti struktūros tipą ir struktūros parametrus.
Svarbiausi ir dažniausiai pasitaikantys konstrukcijų tipai yra: varinė konstrukcija ( A tipas), volframo struktūra ( A 2 tipas), magnio struktūra ( A tipas 3), deimantų struktūra ( A tipas 4), grafito struktūra ( A tipas 9), akmens druskos struktūra ( B1 tipas), perovskito struktūra ( E2 tipas), špinelio struktūra ( N 11 tipas).

A tipas(Vario struktūra)
Struktūriniame vario tipe kristalizuojasi daug metalų: auksas, sidabras, nikelis, aliuminis, kalcis, toris, švinas ir kt. Visi šie metalai yra gana minkšti, plastiški ir lengvai apdirbami. Daugelis jų sudaro nuolatines kietų tirpalų serijas, pavyzdžiui, Ag-Au, Cu-Au. Tarpmetaliniai junginiai AuSb, Au 2 Bi, Au 2 Pb, Cu 2 Mg, Bi 2 K, ZrH, TiH ir kt., taip pat turi vario tipo struktūrą.
Vario vienetinė ląstelė yra kubinė, nukreipta į veidą. Atomai yra F ląstelės paviršių viršūnėse ir centruose. Vienoje ląstelėje yra 4 atomai. Kiekvienas atomas yra apsuptas 12 artimiausių atomų, koordinacinis skaičius (CN) = 12. Koordinacinis daugiakampis yra kuboktaedras. Struktūra turi vieną taisyklingą taškų sistemą su daugybe 4. Tankiausi sluoksniai 1 yra statmeni kryptims. Tankiausia kubine trisluoksne tara....АВСАВС....Erdvë grupë Fm3m.

A tipas 2(Volframo struktūra)
Volframo struktūrinis tipas (bcc metalų tipas) apima ugniai atsparius metalus: chromą, vanadį, molibdeną, niobį, tantalą, kobaltą, geležį, titaną, cirkonį, hafnį, šarminius elementus - litį, natrią, kalį, rubidį, cezią, šarminių žemių - kalcis, stroncis, baris, aktinidai - uranas, neptūnas, plutonis. Iš intermetalinių junginių bcc struktūroje kristalizuojasi AgZn, Cu 3 Al, CoAl, Cu 5 Sn, LiAg, LiAl, TaH ir kt.
Kūno centre esančioje kubinėje volframo ląstelėje atomai išsidėstę ląstelės viršūnėse ir centre, t.y. Vienoje ląstelėje yra du atomai. Bcc struktūra nėra artimiausia atomų pakuotė. Kompaktiškumo koeficientas yra 0,68. Volframo erdvės grupė Im3m.

Tipas A3(magnio struktūra)
Struktūriniame magnio tipe kristalizuojasi šešiakampiai metalai: kadmis, berilis, talis, titanas, nikelis, chromas ir kt. Ši struktūra būdinga ir intermetaliniams junginiams AgCd, AgCd 3, AuCd, AuCd 3, CuCd 3, AgZn 3, AuZn 3 3, NiMo, TiH, W 2 C ir kt.
Magnio vienetinė ląstelė yra elementariai primityvi. Atomų centrai išsidėstę taisyklingų šešiakampių viršūnėse: trijose viršūnėse – viena po kitos – viršutinio sluoksnio atomai, kitose trijose – apatinio sluoksnio atomai. Vienetinė ląstelė sudaryta iš trijų vertimų, iš kurių du yra tankiai supakuotame atomų sluoksnyje ir sudaro 120° kampą, trečiasis yra statmenas šiam sluoksniui. Vienetinį elementą plokštuma galima padalyti į dvi trikampes prizmes. Vienos prizmės centre yra atomas, kitos – laisvas, apgyvendintos ir tuščios prizmės kaitaliojasi viena su kita. Vienoje ląstelėje yra du magnio atomai.
Kiekvieną magnio atomą supa dvylika netoliese esančių atomų: šeši tame pačiame sluoksnyje, trys gretimame sluoksnyje aukščiau ir trys gretimame sluoksnyje žemiau, skaičius = 12. Tankūs sluoksniai - bazinės plokštumos (0001), šešiakampė, dvisluoksnė tara....AVAVAVAV.... Metalo kristalai su tankiai supakuota šešiakampe struktūra lengviausiai deformuojasi išilgai (0001) plokštumų ir krypčių, atitinkančių tankiausią tarą. atomų. Koordinacinis daugiakampis yra šešiakampis kuboktaedras. Magnio erdvinė grupė P63/mmc.

Molekuliniai kristalai. Kristalinės gardelės mazguose yra neutralios medžiagos molekulės, kurių sąveikos jėgas sukelia nedidelis abipusis elektronų poslinkis atomų elektronų apvalkaluose. Šios jėgos vadinamos van der Waals jėgomis, nes jos yra tos pačios prigimties kaip ir traukos jėgos tarp molekulių, dėl kurių dujos nukrypsta nuo idealumo. Molekuliniai kristalai yra, pavyzdžiui, dauguma organinių junginių (parafinas, alkoholis, kaučiukas ir kt.), inertinės dujos (Ne, Ar, Kr, Xe) ir CO 2 dujos. O 2, N2 kietoje būsenoje, ledas, taip pat bromo Br 2, jodo 1 2 kristalai. Van der Waalso jėgos yra gana silpnos, todėl molekuliniai kristalai lengvai deformuojasi.

Kai kuriose kietosiose medžiagose vienu metu gali vykti keli komunikacijos tipai. Pavyzdys yra grafitas (šešiakampė gardelė). Grafito gardelė (105 pav.) susideda iš kelių lygiagrečių plokštumų, kuriose anglies atomai išsidėstę taisyklingų šešiakampių viršūnėse. Atstumas tarp plokštumų yra daugiau nei du kartus didesnis už atstumą tarp šešiakampio atomų. Plokštieji sluoksniai yra sujungti vienas su kitu van der Waals jėgomis. Sluoksnyje trys kiekvieno anglies atomo valentiniai elektronai sudaro kovalentinį ryšį su gretimais anglies atomais, o ketvirtasis elektronas, likęs „laisvas“, yra kolektyvizuotas, bet ne visoje gardelėje, kaip metalų atveju, o viename sluoksnyje. . Taigi šiuo atveju vykdomi trys komunikacijos tipai: homeopolinis ir metalinis – viename sluoksnyje; van der Waals – tarp sluoksnių. Tai paaiškina grafito minkštumą, nes jo kraštai gali slysti vienas kito atžvilgiu.

Dviejų rūšių anglies – grafito ir deimanto – kristalų gardelių struktūros skirtumas paaiškina jų fizikinių savybių skirtumą: grafito minkštumą ir deimanto kietumą; grafitas yra elektros laidininkas, deimantas – dielektrikas (nėra laisvųjų elektronų) ir kt.

Atomų išsidėstymas kristaluose taip pat apibūdinamas koordinaciniu skaičiumi – artimiausių gretimų atomų kristalinėje gardelėje arba molekulių to paties tipo molekuliniuose kristaluose, kaip ir duotas atomas, skaičius. Dėl modelio paveikslėlio

Formuojant atomų ir jonų kristalines struktūras naudojama tankaus sferų pakavimo sistema. Atsižvelgdami į paprasčiausią to paties spindulio rutuliukų tankaus pakavimo plokštumoje atvejį, pasiekiame du jų išdėstymo būdus (106 pav. a, b). Tinkamas įpakavimas yra tankesnis, nes esant vienodam kamuoliukų skaičiui, rombo, kurio kraštinė lygi kvadrato kraštinei, plotas yra mažesnis už kvadrato plotą. Kaip matyti iš paveikslo, pakuočių skirtumas priklauso nuo koordinavimo skaičių skirtumo: kairėje pakuotėje koordinavimo numeris yra 4, dešinėje - 6, t.y. kuo tankesnė pakuotė, tuo didesnis koordinavimo skaičius.

Panagrinėkime, kokiomis sąlygomis tankus sferų paketas erdvėje gali atitikti vieną ar kitą anksčiau pateiktą kristalinę struktūrą. Pradėkime statyti grotelę iš rutuliukų sluoksnio, parodyto Fig. 106, 6. Norėdami supaprastinti tolesnį samprotavimą, suprojektuokime rutuliukų centrus į plokštumą, kurioje jie guli, pažymėdami juos baltais apskritimais (107 pav.). Toje pačioje plokštumoje suprojektuosime tarpų tarp rutuliukų centrus, kurie nurodyti fig. 107 atitinkamai su juodais apskritimais ir kryžiais. Bet koks glaudžiai supakuotas sluoksnis bus vadinamas sluoksniu Ir jeigu jo kamuoliukų centrai išsidėstę virš pilkų apskritimų, sluoksnio IN- jei virš raudonų apskritimų, sluoksniuokite SU- jei virš kryžių. Viršutinis sluoksnis A Antrą sandariai supakuotą sluoksnį klokime taip, kad kiekvienas šio sluoksnio rutuliukas gulėtų ant trijų pirmojo sluoksnio rutuliukų. Tai galima padaryti dviem būdais: paimkite jį kaip antrą sluoksnį arba IN, arba SU. Trečiasis sluoksnis „vėl gali būti klojamas po du ir tt Taigi, tankią tarą galima apibūdinti kaip seką ABCWAS..., kuriuose tomis pačiomis raidėmis pažymėti sluoksniai negali stovėti vienas šalia kito.

Iš daugybės galimų kristalografijos derinių labai svarbios yra dviejų tipų pakuotės: 1) dviejų sluoksnių pakuotė AVAVAV...- šešiakampė sandari konstrukcija (108 pav.); 2) trisluoksnė pakuotė ABCAVS...- kubinė į veidą orientuota struktūra (109 pav.). Abiejose gardelėse koordinacinis skaičius yra 12, o pakavimo tankis vienodas – atomai užima 74% viso kristalo tūrio. Koordinacinis skaičius, atitinkantis kubinę kūno centro gardelę, yra 8, o deimantinės gardelės (žr. 104 pav.) – 4.

Be dviejų ir trijų sluoksnių pakuotės, galima sukonstruoti daugiasluoksnes su dideliu identiškų sluoksnių pasikartojimo periodu, pvz. AWSVASAVSVAS...- šešių sluoksnių pakuotė. Yra SiC karbido modifikacija, kurios pasikartojimo periodas yra 6, 15 ir 243 sluoksniai.

Jei kristalas yra pastatytas iš įvairių elementų atomų, jis gali būti pavaizduotas kaip tankus skirtingų dydžių rutulių paketas. Fig. 110 parodytas valgomosios druskos kristalo pavyzdinis vaizdas. Dideli chloro jonai (g = 181 pm) sudaro tankų trijų sluoksnių sluoksnį, kuriame didelės tuštumos užpildomos mažesnėmis.

dydis natrio jonais (g=98 pm). Kiekvienas Na jonas yra apsuptas šešių O jonų ir, atvirkščiai, kiekvienas C1 jonas yra apsuptas šešių Na jonų.

Defektai kristaluose

Idealios kristalų struktūros, aptartos § 71, egzistuoja tik labai mažuose tikrų kristalų tūriuose, kuriuose visada yra nukrypimų nuo tvarkingo dalelių išsidėstymo gardelės vietose, vadinamų kristalinės gardelės defektais. Defektai skirstomi į makroskopinius, atsirandančius kristalams formuojantis ir augant (pavyzdžiui, įtrūkimai, poros, pašaliniai makroskopiniai intarpai), ir makroskopinius, atsiradusius dėl mikroskopinių nukrypimų nuo periodiškumo.

Mikrodefektai skirstomi į taškinius ir tiesinius. Taškiniai defektai būna trijų tipų: 1) vakansija – atomo nebuvimas kristalinės gardelės vietoje (111 pav. A); 2) tarpdomeninis atomas – atomas; įterptas į tarpinę erdvę (111 pav., 6); 3) priemaišos atomas - priemaišos atomas, arba pagrindinės medžiagos pakaitinis atomas kristalinėje gardelėje (pakaitinė priemaiša, 111 pav. V), arba įvedamas į tarpinę erdvę (įvedimo mišinys, 111 pav., b; tik tarpuose vietoj pagrindinės medžiagos atomo yra priemaišos atomas). Taškiniai defektai pažeidžia tik trumpojo nuotolio tvarką kristaluose, nepažeidžiant ilgo nuotolio tvarkos – tai jiems būdinga savybė.

Linijiniai defektai sutrikdo ilgalaikę tvarką. Kaip matyti iš eksperimentų, kristalų mechanines savybes daugiausia lemia specialaus tipo defektai – dislokacijos. Dislokacijos yra linijiniai defektai, kurie sutrikdo teisingą atominių plokštumų kaitą.

Yra briaunų ir varžtų išnirimų. Jei viena iš atominių plokštumų lūžta kristalo viduje, tai šios plokštumos kraštas suformuoja briaunos dislokaciją (112 pav. A). Sraigtinio išnirimo atveju (112 pav., b) nė viena iš kristalo viduje esančių atominių plokštumų nenutrūksta, o pačios plokštumos yra tik apytiksliai lygiagrečios ir arti viena kitos, todėl iš tikrųjų kristalą sudaro viena išlenkta atominė plokštuma. išilgai varžto paviršiaus.

Tobulų pavienių kristalų dislokacijos tankis (dislokacijų skaičius kristalo paviršiaus ploto vienetui) yra 10 2 -10 3 cm -2, deformuotų kristalų - 10 10 -10 12 cm - 2 . Išnirimai niekada nenutrūksta, jie arba iškyla į paviršių, arba išsišakoja, todėl realiame kristale susidaro plokštuminiai arba erdviniai išnirimų tinklai. Išnirimus ir jų judėjimą galima stebėti naudojant elektroninį mikroskopą, taip pat selektyviojo ėsdinimo metodu - tose vietose, kur dislokacija pasiekia paviršių, atsiranda ėsdinimo duobės (intensyvus kristalo sunaikinimas veikiant reagentui), „pasireiškia “ dislokacijos.