ВУЗ:
Составители:
3
Л е к ц и я 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 по-
вышается, причём некоторые металлы имеют сверхпроводимость;
• 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 затвердевании
температура остаётся постоянной (кри-
вая а).
Все отмеченные свойства металлов
обусловлены их электронным строением,
например, электропроводность – направ-
ленное движение электронов (свобод-
ных) в направлении приложенного элек-
трического поля.
Известна атомная модель металла: в
центре положительно заряженное ядро
(нейтроны, протоны), вокруг ядра элек-
троны
–
отрицательно зар
я
женные.
Рис. 1. Кривые охлаждения
чистого металла (а) и
аморфного тела (б)
В соответствии с квантовой теорией все электроны атома распре-
делены по орбитам на определённых расстояниях.
Радиус орбит, наклон орбит, элептичность, направление враще-
ния электронов формируют квантовые числа: главное квантовое число,
орбитальное, спиновое, магнитное.
Электроны в соответствии с этой теорией могут занимать только
определённое энергетическое значение. Обозначение показано на схе-
ме (рис. 2).
В единичном атоме эти уровни строго фиксированы, при сближе-
нии атомов энергетические уровни расщепляются на подуровни, обра-
зуя энергетические зоны (3s, 2s, 2p, 1s), при этом формируется валент-
ная зона (слева), а также запретные зоны (незаштрихованные), рис. 3.
