Salah satu bahan paling umum yang selalu disukai orang untuk dikerjakan adalah logam. Di setiap era, preferensi diberikan pada berbagai jenis zat menakjubkan ini. Jadi, IV-III milenium SM dianggap sebagai zaman Chalcolith, atau tembaga. Kemudian digantikan oleh perunggu, dan kemudian yang masih relevan sampai sekarang - besi mulai berlaku.
Hari ini umumnya sulit untuk membayangkan bahwa dulunya mungkin dilakukan tanpa produk logam, karena hampir semuanya, mulai dari barang-barang rumah tangga, peralatan medis dan diakhiri dengan alat berat dan ringan, terdiri dari bahan ini atau termasuk bagian-bagian yang terpisah. dari dia. Mengapa logam berhasil mendapatkan popularitas seperti itu? Apa saja ciri-cirinya dan bagaimana ciri-cirinya dalam strukturnya, mari kita coba mencari tahu lebih jauh.
Konsep umum logam
"Kimia. Kelas 9" adalah buku teks yanganak sekolah belajar. Di dalamnya logam dipelajari secara rinci. Pertimbangan sifat fisik dan kimia dikhususkan untuk bab besar, karena keragamannya sangat besar.
Sejak usia ini disarankan untuk memberi anak-anak gambaran tentang atom-atom ini dan sifat-sifatnya, karena remaja sudah dapat sepenuhnya menghargai nilai dari pengetahuan tersebut. Mereka dengan sempurna melihat bahwa berbagai benda, mesin, dan hal-hal lain di sekitar mereka didasarkan pada sifat logam.
Apa itu logam? Dari sudut pandang kimia, biasanya menyebut atom-atom ini sebagai atom yang memiliki:
- sejumlah kecil elektron di tingkat terluar;
- menunjukkan sifat restoratif yang kuat;
- memiliki jari-jari atom yang besar;
- bagaimana zat sederhana memiliki sejumlah sifat fisik tertentu.
Dasar pengetahuan tentang zat-zat ini dapat diperoleh dengan mempertimbangkan struktur atom-kristal logam. Ini menjelaskan semua fitur dan sifat senyawa ini.
Dalam sistem periodik untuk logam, sebagian besar tabel dialokasikan, karena mereka membentuk semua subkelompok sekunder dan yang utama dari kelompok pertama hingga ketiga. Oleh karena itu, keunggulan numerik mereka jelas. Yang paling umum adalah:
- kalsium;
- natrium;
- titanium;
- besi;
- magnesium;
- aluminium;
- kalium.
Semua logam memiliki sejumlah sifat yang memungkinkan mereka untuk digabungkan menjadi satu kelompok besar zat. Pada gilirannya, struktur kristal logamlah yang menjelaskan sifat-sifat ini.
Sifat Logam
Sifat spesifik zat yang dipertimbangkan meliputi yang berikut ini.
- Metal bersinar. Semua perwakilan zat sederhana memilikinya, dan sebagian besar memiliki warna putih-perak yang sama. Hanya beberapa (emas, tembaga, paduan) yang berbeda.
- Kelenturan dan plastisitas - kemampuan untuk berubah bentuk dan pulih dengan cukup mudah. Untuk perwakilan yang berbeda, ini dinyatakan pada tingkat yang berbeda.
- Konduktivitas listrik dan termal adalah salah satu sifat utama yang menentukan ruang lingkup logam dan paduannya.
Struktur kristal logam dan paduan menjelaskan alasan untuk masing-masing sifat yang ditunjukkan dan berbicara tentang tingkat keparahannya di setiap perwakilan tertentu. Jika Anda mengetahui fitur struktur seperti itu, maka Anda dapat memengaruhi sifat sampel dan menyesuaikannya dengan parameter yang diinginkan, yang telah dilakukan orang selama beberapa dekade.
Struktur kristal atom logam
Apakah struktur seperti itu, dengan apa ciri-cirinya? Nama itu sendiri menunjukkan bahwa semua logam adalah kristal dalam keadaan padat, yaitu, dalam kondisi normal (kecuali merkuri, yang berbentuk cair). Apa itu kristal?
Ini adalah gambar grafik bersyarat yang dibangun dengan melintasi garis imajiner melalui atom-atom yang melapisi tubuh. Dengan kata lain, setiap logam terdiri dari atom. Mereka berada di dalamnya tidak secara acak, tetapi sangat teratur dan konsisten. Jadi, jika secara mentalmenggabungkan semua partikel ini menjadi satu struktur, Anda mendapatkan gambar yang indah dalam bentuk tubuh geometris biasa dalam bentuk apa pun.
Inilah yang disebut kisi kristal logam. Ini sangat kompleks dan banyak secara spasial, oleh karena itu, untuk kesederhanaan, tidak semuanya ditampilkan, tetapi hanya sebagian, sel dasar. Himpunan sel tersebut, disatukan dan dipantulkan dalam ruang tiga dimensi, membentuk kisi kristal. Kimia, fisika dan ilmu logam adalah ilmu yang mempelajari fitur struktural dari struktur tersebut.
Sel dasar itu sendiri adalah kumpulan atom yang terletak pada jarak tertentu satu sama lain dan mengkoordinasikan sejumlah partikel lain di sekitarnya. Hal ini ditandai dengan kerapatan pengepakan, jarak antara struktur penyusun, dan bilangan koordinasi. Secara umum, semua parameter ini adalah karakteristik dari keseluruhan kristal, dan oleh karena itu mencerminkan sifat yang ditunjukkan oleh logam.
Ada beberapa jenis kisi kristal. Semuanya disatukan oleh satu fitur - ada atom di simpul, dan di dalamnya ada awan gas elektron, yang dibentuk oleh pergerakan bebas elektron di dalam kristal.
Jenis kisi kristal
Empat belas opsi untuk struktur kisi biasanya digabungkan menjadi tiga jenis utama. Mereka adalah sebagai berikut:
- Kubik Berpusat pada Tubuh.
- Hexagonal close-packed.
- Kubik berpusat muka.
Struktur kristal logam hanya dipelajari melalui mikroskop elektron, ketika dimungkinkan untuk mendapatkan perbesaran gambar yang besar. Dan klasifikasi jenis kisi pertama kali diperkenalkan oleh ilmuwan Prancis Bravais, yang terkadang disebut dengan namanya.
Kisi Berpusat pada Tubuh
Struktur kisi kristal logam jenis ini adalah sebagai berikut. Ini adalah sebuah kubus, di simpul-simpulnya terdapat delapan atom. Satu lagi terletak di tengah ruang internal bebas sel, yang menjelaskan nama "berpusat pada tubuh".
Ini adalah salah satu varian dari struktur paling sederhana dari sel dasar, dan karenanya seluruh kisi secara keseluruhan. Logam berikut memiliki jenis ini:
- molibdenum;
- vanadium;
- chrome;
- mangan;
- besi alfa;
- betta-iron dan lainnya.
Sifat utama dari perwakilan tersebut adalah tingkat kelenturan dan keuletan, kekerasan dan kekuatan yang tinggi.
Kisi yang berpusat pada wajah
Struktur kristal logam yang memiliki kisi kubik berpusat muka adalah struktur berikut. Ini adalah kubus, yang mencakup empat belas atom. Delapan dari mereka membentuk simpul kisi, dan enam lagi terletak satu di setiap wajah.
Mereka memiliki struktur yang mirip:
- aluminium;
- nikel;
- memimpin;
- gamma besi;
- tembaga.
Sifat pembeda utama - bersinarwarna yang berbeda, ringan, kekuatan, kelenturan, peningkatan ketahanan terhadap korosi.
Kisi heksagonal
Struktur kristal logam dengan jenis kisi ini adalah sebagai berikut. Sel dasar didasarkan pada prisma heksagonal. Ada 12 atom di simpulnya, dua lagi di pangkalan dan tiga atom bebas terletak di dalam ruang di tengah struktur. Total tujuh belas atom.
Logam seperti:
memiliki konfigurasi kompleks yang serupa
- alpha titan;
- magnesium;
- alpha kob alt;
- seng.
Properti utama - kekuatan tinggi, kilau perak yang kuat.
Cacat pada struktur kristal logam
Namun, semua jenis sel yang dipertimbangkan mungkin memiliki cacat alami, atau yang disebut cacat. Ini mungkin karena berbagai alasan: atom asing dan pengotor dalam logam, pengaruh eksternal, dan lain-lain.
Oleh karena itu, ada klasifikasi yang mencerminkan cacat yang mungkin dimiliki kisi kristal. Kimia sebagai ilmu mempelajari masing-masing untuk mengidentifikasi penyebab dan obatnya agar sifat-sifat bahan tidak berubah. Jadi cacatnya adalah sebagai berikut.
- Poin. Mereka datang dalam tiga jenis utama: kekosongan, ketidakmurnian, atau atom terkilir. Mereka menyebabkan penurunan sifat magnetik logam, konduktivitas listrik dan termalnya.
- Linear, atau dislokasi. Alokasikan marginal dan sekrup. Menurunkan kekuatan dan kualitas material.
- Permukaancacat. Mempengaruhi penampilan dan struktur logam.
Saat ini, metode telah dikembangkan untuk menghilangkan cacat dan mendapatkan kristal murni. Namun, mereka tidak dapat sepenuhnya diberantas, kisi kristal yang ideal tidak ada.
Nilai pengetahuan tentang struktur kristal logam
Dari materi di atas, jelas bahwa pengetahuan tentang struktur dan struktur halus memungkinkan untuk memprediksi sifat-sifat material dan mempengaruhinya. Dan ini memungkinkan Anda untuk melakukan ilmu kimia. Kelas 9 sekolah pendidikan umum berfokus pada pengajaran pemahaman yang jelas kepada siswa tentang pentingnya rantai logika dasar: komposisi - struktur - properti - aplikasi.
Informasi tentang struktur kristal logam menggambarkan hubungan ini dengan sangat jelas dan memungkinkan guru untuk menjelaskan dengan jelas dan menunjukkan kepada anak-anak betapa pentingnya mengetahui struktur halus agar dapat menggunakan semua sifat dengan benar dan kompeten.
