परमाणु बनावट और रासायनिक बंधन

धातुओं के बारे में तुम जो कुछ भी जानते हो — उनकी मज़बूती, उनकी चालकता, उनकी विकृत होने की क्षमता — सब उनके परमाणुओं की बनावट से आता है। इसलिए पदार्थ विज्ञान उससे एक स्तर नीचे से शुरू होता है, जितना तुम सोचते हो।

एक परमाणु एक नाभिक (प्रोटॉन + न्यूट्रॉन) और इलेक्ट्रॉनों के एक खोल से बना होता है। इलेक्ट्रॉन खोलों में बैठते हैं, और सबसे बाहरी खोल — संयोजकता इलेक्ट्रॉन — रासायनिक व्यवहार तय करता है। धातुओं में कम, ढीले बंधे संयोजकता इलेक्ट्रॉन होते हैं। यही उनका राज़ है।

एक धातु में परमाणु अपने संयोजकता इलेक्ट्रॉन एक साझा बर्तन में डाल देते हैं: एक „इलेक्ट्रॉन गैस", जो जाली में स्वतंत्र रूप से घूमती है। धनात्मक आवेशित परमाणु-कंकाल ऋणात्मक इलेक्ट्रॉनों के इस सागर में तैरते हैं। यह धात्विक बंधन है। यह लगभग सब कुछ समझाता है:

• चालकता: मुक्त इलेक्ट्रॉन बिजली और गर्मी ले जाते हैं। इसलिए तांबा स्टील से बेहतर चालक है और स्टील सिरेमिक से बेहतर।

• विकृत होने की क्षमता: जब धातु मोड़ी जाती है, तो परमाणु-कंकाल एक-दूसरे के ऊपर से सरक जाते हैं — इलेक्ट्रॉन बादल फिर भी उन्हें पकड़े रहता है। इसलिए धातु को टूटे बिना ढाला, बेलन किया और मोड़ा जा सकता है।

• चमक: मुक्त इलेक्ट्रॉन प्रकाश को परावर्तित करते हैं।

धात्विक बंधन के अलावा आयनिक बंधन (इलेक्ट्रॉन पूरी तरह स्थानांतरित होते हैं, जैसे खाने का नमक) और सहसंयोजक बंधन (इलेक्ट्रॉन साझा होते हैं, जैसे हीरे में) होते हैं। दोनों सिरेमिक और प्लास्टिक में महत्वपूर्ण हैं — और समझाते हैं कि वे भंगुर क्यों हैं: वे धातुओं की तरह टूटे बिना विकृत नहीं हो सकते।

के लिए एक तीसरी चीज़ निर्णायक है: । जब तुम एक विदेशी परमाणु को धातु जाली में डालते हो, तो दो संभावनाएँ होती हैं। या तो विदेशी परमाणु आकार में समान होता है और मेज़बान परमाणु की जगह लेता है — (जैसे लोहे में )। या वह इतना छोटा होता है कि अंतरालों में घुस जाए — (जैसे लोहे में )।

यही अंतराल में बैठे कार्बन परमाणु वह कारण हैं कि स्टील कठोर हो सकता है: वे जाली में तनाव पैदा करते हैं। इसके बारे में और जानकारी और बनने के लेख में।