Aatomiehitus ja keemilised sidemed
Miks metallid on tugevad, juhtivad ja vormitavad — kõige alus
AI generated Metallid käituvad nii, nagu nad käituvad, sest nende aatomid on omavahel teatud viisil seotud: metalliline side teeb nad juhtivaks, vormitavaks ja läikivaks. Kes mõistab aatomiehitus, mõistab, miks legeerimine toimib, miks teras muutub kõvemaks ja miks tekib roost. See on materjaliteaduse kõige alumine kiht.
Kõik, mida sa metallide kohta tead — nende tugevus, juhtivus, vormitavus — tuleneb nende aatomite ehitusest. Materjaliteadus algab seetõttu ühe tasandi võrra sügavamalt, kui arvata oskad.
Aatom koosneb tuumast (prootonid + neutronid) ja elektronkattest. Elektronid paiknevad kihtidel ja kõige välimine kiht — valentselektronid — määrab keemilise käitumise. Metallidel on vähe, lõdvalt seotud valentselektrone. Just see on nende saladus.
Metallis annavad aatomid oma valentselektronid ühisesse potti: „elektronigaas“, mis liigub vabalt läbi võre. Positiivselt laetud aatomituumad ujuvad selles negatiivsete elektronide meres. See on metalliline side. See seletab peaaegu kõike:
• Juhtivus: Vabad elektronid transpordivad elektrit ja soojust. Seetõttu juhib vask paremini kui teras ja teras paremini kui keraamika.
• Vormitavus: Kui metalli painutatakse, libisevad aatomituumad üksteise suhtes — elektronpilv hoiab neid siiski koos. Seetõttu saab metalli sepistada, valtsida ja painutada ilma purunemata.
• Läige: Vabad elektronid peegeldavad valgust.
Lisaks metallilisele sidemele on olemas ioonside (elektronid antakse täielikult üle, nt keedusool) ja kovalentne side (elektronid jagatakse, nt teemant). Mõlemad on olulised keraamikas ja plastides — ja seletavad, miks need on rabedad: need ei saa deformeeruda nagu metallid ilma purunemata.
jaoks on määrav kolmas asi: . Kui paned võõra aatomi metallivõresse, on kaks võimalust. Kas võõras aatom on sarnase suurusega ja asendab peremeesaatomi — (nt rauas). Või on see piisavalt väike, et libiseda lünkadesse — (nt rauas).
Just need sisestatud süsinikuaatomid on põhjus, miks terast saab üldse karastada: need pingestavad võre. Sellest lähemalt artiklis ja moodustumise kohta.