Конспект лекций по материаловедению
1. Связи атомов и молекул.
В-во в твердом, жидком и газообразном состоянии или состоянии плазмы
состоит из атомов, молекул, ионов.
Молекула – из 1 или нескольких атомов – наименьшая часть вещества,
обладающая его химическими свойствами.
Ядро атома состоит из протонов и нейтронов.
Атом, отдавая или присоединяя электрон, превращается в “+” или ” - ”
заряженный ион.
Размеры атома колеблются от одного до нескольких ангстрем.
1А=10-10м
В зависимости от строения внешних электронных оболочек атом в молекуле
образует различные химические связи.
Ковалентная связь - возникает при обобществлении электрона двумя соседними
атомами.
Например, H2
На рисунке а) показана планетарная модель атома и молекулы b).
При движении электрона м/у ядрами создается как бы избыток “-” заряда. Это
способствует сближению атомов и прочности их связи.
Неорганические вещества могут иметь высокую твердость, тугоплавкость,
химическую инертность.
Например алмаз имеет max твердость , а температура разложения корбида
кремния SiC = 2600?C. Валентная связь типична и для органического вещества.
Если центры одинаковыхпо величине “+”и”-” зарядов совпадают, то молекула
неполярна (рис 1.1)
Если центры не совпадают, то молекла полярна (диполь с моментом p=ql)
онная связь – обусловлена притяжением “+”и”-” ионов.
Молекула с ионной связью полярна. Ионная связь так же прочна , например
tплавления Al2O3 =2040?C.
tплавления MgO =2800?C.
Металлическая связь существует в системе из “+” заряженных ионов,
находящихся в среде всободных электронов “электронный газ”.
Из-за ”электронного газа” металлы обладают высокой тепло и электро
проводностью. Металлическая связь прочна. У вольфрама tплавления=3380?C.
Моллекулярные связи
Существуют м/у отдельными молекулами за счет электростатического напряжения
имеющихся в них зарядов противоположных знаков(силы ванДер Ваальса). Эти
связи удерживают вместе молекулы с твердом водороде, азоте и др.
Особым видом молекулярной связи является связь, осуществляемая через ион
водорода, расположенный м/у 2-мя ионами соседних молекул. Водородная связь
имеется в воде и некоторых органических соединениях, а так же в кристаллах.
§2 Строение твердого вещества
Твердые вещества бывают:
Кристаллическими
Аморфными
Кристалло-аморфными
Кристаллическое тело может состоять из отдельного кристалла – монокристалл
или из большого числа маленьких кристаллов(зерен), соединенных м/у собой
- поликристалл(металлы, керамики, горные породы).
Монокристаллы обычно анизотропны(те их свойства зависят от направления).
В кристалле атомы занимают положения, называемые узлами кристаллической
решетки, которая состоит из периодически повторяющихся элементарных ячеек –
дальний порядок.
Локальные отклонения от регулярного расположения частиц называются
дефектами кристаллической решетки. (Незанятые узлы в кристаллической
решетке – вакансии, смещение атома из узла в междуузелье, внедрение в
решетку чужеродного атома или иона называют точечными деффектами).
Точечные дефекты кристаллической решетки:
Пустой узел
Собственный ион в междуузелье
Чужеродный ион в муждуузелье
Существуют и линейные дефекты. В этом случае искажение кристаллической
решетки захватывает не одну элементарную ячейку, а ряд соседних (дислокации
и двойники).
У аморфного тела определенный порядок расположения атомов соблюдается