Материаловедение. Барышев Г.А. - 5 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

Лекция 1
КРИСТАЛЛИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ МЕТАЛЛОВ
1. МЕТАЛЛЫ
Что такое металл? На этот вопрос М.В. Ломоносов отвечал так: «Металлы суть светлые тела, которые ковать можно».
Это простейшее определение не потеряло своего значения и сегодня. Металлы можно охарактеризовать такими свойствами:
• высокая теплопроводность;
• электропроводность, которая с понижением температуры повышается, причем некоторые металлы имеют сверхпро-
водимость;
• пластичность (см. «ковать можно»);
• металлический блеск (см. «суть светлые тела»);
• магнитные свойства;
• постоянная температура кристаллизации.
Последнее свойство отличает его от аморфного тела (рис. 1).
В аморфном теле при охлаждении температура плавно
понижается (кривая б), в кристаллическом при затвердева-
нии температура остается постоянной (кривая а).
Все отмеченные свойства металлов обусловлены их
электронным строением, например, электропроводность –
направленное движение электронов (свободных) в на-
правлении приложенного электрического поля.
Известна атомная модель металла: в центре положи-
тельно заряженное ядро (нейтроны, протоны), вокруг ядра
электроны – отрицательно заряженные.
Рис. 1. Кривые охлаждения чистого металла (а) и аморфного тела (б)
В соответствии с квантовой теорией все электроны атома распределены по орбитам на определенных расстояниях.
Радиус орбит, наклон орбит, элептичность, направление вращения электронов формируют квантовые числа: главное
квантовое число, орбитальное, спиновое, магнитное.
Электроны в соответствии с этой теорией могут занимать только определенное энергетическое значение. Обозначение
показано на схеме (рис. 2).
В единичном атоме эти уровни строго фиксированы, при сближении атомов энергетические уровни расщепляются на
подуровни, образуя энергетические зоны (3s, 2s, 2p, 1s), при этом формируется валентная зона (слева), а также запретные
зоны (незаштрихованные) (рис. 3).
Рис. 2. Распределение электронов в металле и их энергия,
образование валентных зон:
Е – энергия; слева – единичный (свободный) атом;
справа – коллектив близко расположенных атомов (решетка);
1s, 2s, 2p, 3s – электронные уровни с разной энергией

Страницы