|
Строение металлов. По своему строению твердые тела делятся на кристаллические (металлы и сплавы металлов в твердом состоянии) и аморфные (стекла, смолы и др.). Атомы кристаллических тел в отличие от аморфных, имеющих хаотическое расположение атомов, находятся в определенных местах, образуя систему, периодически повторяющуюся в пространстве. Совокупность таких мест называют кристаллической решеткой. Кристаллическую решетку металла можно представить в виде системы простых геометрических фигур. В металлах чаще всего встречаются три типа расположения атомов; 1) в углах и в центре куба - кубическая гранецентрированная решетка; 2) по углам куба и в середине каждой его грани - кубическая гранепентрированная решетка; 3) в углах и в центре на шестигранных основаниях призмы и три атома внутри ее - плотно упакованная гексагональная решетка . Атомная структура металлов, характер расположения атомов и измерение расстояний между ними определяются при помощи рентгеновских лучей.  Расстояния между соседними атомами а в кристаллической решетке очень малы и для их измерения принята особая единица - ангстрем, равная 10-8см. В узлах кристаллической решетки расположены положительно заряженные частицы - ионы, пространство между которыми заполнено отрицательно заряженными частицами - электронами, свободно передвигающимися в кристаллической решетке металла и как бы образующими электронный газ. Таким образом, металл можно рассматривать как систему положительно заряженных частиц, расположенных в узлах решетки и окруженных электронным газом. Атомы, расположенные в узлах кристаллической решетки, находятся в непрерывном тепловом движении (колебании). С повышением температуры металла амплитуда колебаний атомов резко возрастает и наоборот. Если металл расплавить, то кристаллическая решетка разрушится и атомы начнут беспорядочно передвигаться. Изменение строения или параметров кристаллической решетки металла всегда приводит к изменению его физико-химических свойств . Процесс перестройки атомов одного вида пространственной решетки в другой или значительное изменение параметров решетки при определенных температурах называют аллотропическим превращением. Аллотропические формы, в которых кристаллизуется металл, называют модификациями, обозначаемыми α, ß, γ, δ и т. д. При температуре 1539° С железо из жидкого состояния переходит в твердое. В результате образуется δ - железо, имеющее кристаллическую решетку объемноцентрированногокуба. При дальнейшем охлаждении (до 1400° С) δ-железо принимает новую аллотропическую форму - γ-железа, а решетка объемноцентрированного куба перестраивается в решетку гранецентрированного куба. Такое железо немагнитно. Охлаждение с 910 до 768° С вызывает переход γ-железа в ß-железо с кристаллической решеткой объемноцентрированного куба. При температуре 768°С кристаллическая решетка уже не перестраивается, а только внутренне изменяется. Ниже этой температуры железо становится магнитным. Таким образом, самостоятельными кристаллическими решетками, т. е. аллотропическими формами, являются α- и γ-железо. Кроме железа, аллотропические превращения могут испытывать кобальт, олово, марганец и другие металлы.
|
