Mojawapo ya nyenzo za kawaida ambazo watu wamekuwa wakipendelea kufanya kazi nazo ni chuma. Katika kila zama, upendeleo ulitolewa kwa aina tofauti za dutu hizi za kushangaza. Kwa hivyo, milenia ya IV-III BC inachukuliwa kuwa umri wa Chalcolith, au shaba. Baadaye inabadilishwa na shaba, na kisha ile ambayo bado inafaa leo - chuma huanza kutumika.
Leo kwa ujumla ni vigumu kufikiria kwamba iliwezekana kufanya bila bidhaa za chuma, kwa sababu karibu kila kitu, kuanzia vifaa vya nyumbani, vyombo vya matibabu na kumalizia na vifaa vizito na vyepesi, vinajumuisha nyenzo hii au vinajumuisha sehemu tofauti za nje. yake. Kwa nini metali iliweza kupata umaarufu kama huo? Je, ni vipengele vipi na jinsi vina asili katika muundo wao, hebu tujaribu kukibaini zaidi.
Dhana ya jumla ya metali
"Kemia. Daraja la 9" ni kitabu cha kiada ambachowatoto wa shule wakijifunza. Ni ndani yake kwamba metali hujifunza kwa undani. Kuzingatia sifa zao za kimaumbile na kemikali kumetolewa kwa sura kubwa, kwa sababu utofauti wao ni mkubwa sana.
Ni kutoka umri huu ambapo inashauriwa kuwapa watoto wazo kuhusu atomi hizi na mali zao, kwa sababu vijana wanaweza tayari kufahamu kikamilifu thamani ya ujuzi huo. Wanaona kikamilifu kwamba aina mbalimbali za vitu, mashine na vitu vingine vinavyowazunguka vinatokana na asili ya metali.
Chuma ni nini? Kwa mtazamo wa kemia, ni kawaida kurejelea atomi hizi kama zile zilizo na:
- idadi ndogo ya elektroni katika kiwango cha nje;
- onyesha sifa dhabiti za urejeshaji;
- kuwa na radius kubwa ya atomiki;
- jinsi vitu rahisi vinavyo na idadi ya sifa maalum za kimaumbile.
Msingi wa ujuzi kuhusu dutu hizi unaweza kupatikana kwa kuzingatia muundo wa atomiki-fuwele ya metali. Inafafanua sifa na sifa zote za misombo hii.
Katika mfumo wa upimaji wa metali, sehemu kubwa ya jedwali zima imetengwa, kwa sababu huunda vikundi vidogo vya upili na zile kuu kutoka kwa kwanza hadi ya tatu. Kwa hivyo, ubora wao wa nambari ni dhahiri. Ya kawaida zaidi ni:
- kalsiamu;
- sodiamu;
- titanium;
- chuma;
- magnesiamu;
- alumini;
- potasiamu.
Metali zote zina idadi ya sifa zinazoziruhusu kuunganishwa katika kundi moja kubwa la dutu. Kwa upande wake, ni muundo wa fuwele wa metali unaofafanua sifa hizi.
Sifa za metali
Sifa mahususi za dutu inayozingatiwa ni pamoja na zifuatazo.
- Metal shine. Wawakilishi wote wa vitu rahisi wanayo, na wengi wao wana rangi sawa ya fedha-nyeupe. Ni chache tu (dhahabu, shaba, aloi) ambazo ni tofauti.
- Uharibifu na unamu - uwezo wa kuharibika na kupona kwa urahisi vya kutosha. Kwa wawakilishi tofauti huonyeshwa kwa kiwango tofauti.
- Uwezo wa umeme na joto ni mojawapo ya sifa kuu zinazoamua upeo wa chuma na aloi zake.
Muundo wa fuwele wa metali na aloi hufafanua sababu ya kila moja ya sifa zilizoonyeshwa na huzungumzia ukali wake katika kila mwakilishi mahususi. Ikiwa unajua vipengele vya muundo huo, basi unaweza kuathiri sifa za sampuli na kurekebisha kwa vigezo vinavyohitajika, ambavyo watu wamekuwa wakifanya kwa miongo mingi.
Muundo wa kioo wa atomiki wa metali
Muundo kama huo ni nini, una sifa gani? Jina yenyewe linaonyesha kwamba metali zote ni fuwele katika hali imara, yaani, chini ya hali ya kawaida (isipokuwa kwa zebaki, ambayo ni kioevu). Je! kioo ni nini?
Hii ni taswira ya mchoro yenye masharti iliyoundwa kwa kuvuka mistari ya kufikirika kupitia atomi zinazozunguka mwili. Kwa maneno mengine, kila chuma kinaundwa na atomi. Ziko ndani yake si kwa nasibu, lakini mara kwa mara sana na mara kwa mara. Kwa hivyo, ikiwa kiakilikuchanganya chembe hizi zote katika muundo mmoja, unapata picha nzuri katika umbo la mwili wa kawaida wa kijiometri wa umbo lolote.
Hii ndiyo inayoitwa kimiani kioo cha chuma. Ni ngumu sana na ya anga, kwa hivyo, kwa unyenyekevu, sio yote yanayoonyeshwa, lakini ni sehemu tu, kiini cha msingi. Seti ya seli kama hizo, zilizoletwa pamoja na kuonyeshwa katika nafasi ya pande tatu, huunda lati za fuwele. Kemia, fizikia na sayansi ya metali ni sayansi zinazosoma vipengele vya miundo ya miundo kama hii.
Seli ya msingi yenyewe ni seti ya atomi ambazo ziko katika umbali fulani kutoka kwa nyingine na kuratibu idadi isiyobadilika kabisa ya chembe zingine zinazoizunguka. Inajulikana na wiani wa kufunga, umbali kati ya miundo ya kawaida, na nambari ya uratibu. Kwa ujumla, vigezo hivi vyote ni sifa ya fuwele nzima, na kwa hiyo huonyesha sifa zinazoonyeshwa na chuma.
Kuna aina kadhaa za lati za fuwele. Zote zimeunganishwa na kipengele kimoja - kuna atomi kwenye nodi, na ndani kuna wingu la gesi ya elektroni, ambayo huundwa na harakati za bure za elektroni ndani ya fuwele.
Aina za lati za fuwele
Chaguo kumi na nne za muundo wa kimiani kawaida hujumuishwa katika aina tatu kuu. Wao ni kama ifuatavyo:
- Mchemraba Inayozingatia Mwili.
- Hexagonal imefungwa kwa karibu.
- Mchemraba ulio katikati ya uso.
Muundo wa fuwele wa metali ulichunguzwa tu kupitia hadubini ya elektroni, ilipowezekana kupata vikuzaji vikubwa vya picha. Na uainishaji wa aina za lati ulianzishwa kwanza na mwanasayansi wa Kifaransa Bravais, ambaye jina lake wakati mwingine huitwa.
Mini iliyo katikati ya Mwili
Muundo wa kimiani kioo cha metali za aina hii ni muundo ufuatao. Huu ni mchemraba, kwenye nodi ambazo kuna atomi nane. Nyingine iko katikati ya nafasi ya ndani ya seli, ambayo inaelezea jina "kituo cha mwili".
Hii ni mojawapo ya vibadala vya muundo rahisi zaidi wa seli msingi, na hivyo kimiani nzima kwa ujumla. Metali zifuatazo zina aina hii:
- molybdenum;
- vanadium;
- chrome;
- manganese;
- adini ya alpha;
- betta-iron na nyinginezo.
Sifa kuu za wawakilishi hao ni kiwango cha juu cha kuharibika na uchangamfu, ugumu na nguvu.
Mini iliyo katikati ya uso
Muundo wa fuwele wa metali zilizo na kimiani cha ujazo kilicho katikati ya uso ni muundo ufuatao. Huu ni mchemraba, unaojumuisha atomi kumi na nne. Nane kati yao huunda nodi za kimiani, na sita zaidi ziko moja kwenye kila uso.
Zina muundo sawa:
- alumini;
- nikeli;
- ongoza;
- gamma iron;
- shaba.
Sifa kuu bainifu - ng'aarangi tofauti, wepesi, nguvu, uwezo dhaifu, kuongezeka kwa upinzani dhidi ya kutu.
Mini ya hexagonal
Muundo wa fuwele wa metali yenye aina hii ya kimiani ni kama ifuatavyo. Seli ya msingi inategemea prism ya hexagonal. Kuna atomi 12 kwenye nodi zake, mbili zaidi kwenye besi na atomi tatu hulala kwa uhuru ndani ya nafasi katikati ya muundo. Jumla ya atomi kumi na saba.
Vyuma kama vile:
vina usanidi changamano sawa
- alpha titan;
- magnesiamu;
- alpha cob alt;
- zinki.
Sifa kuu - nguvu ya juu, mng'aro mkali wa fedha.
Kasoro katika muundo wa fuwele wa metali
Hata hivyo, aina zote za seli zinazozingatiwa zinaweza kuwa na dosari za asili, au kile kinachojulikana kama kasoro. Hii inaweza kuwa kutokana na sababu mbalimbali: atomi za kigeni na uchafu katika metali, mvuto wa nje na nyinginezo.
Kwa hivyo, kuna uainishaji unaoakisi kasoro ambazo glasi za kioo zinaweza kuwa nazo. Kemia kama sayansi husoma kila moja yao ili kubaini sababu na suluhisho ili sifa za nyenzo zisibadilishwe. Kwa hivyo kasoro ni kama ifuatavyo.
- Pointi. Zinakuja katika aina tatu kuu: nafasi, uchafu, au atomi zilizohamishwa. Husababisha kuzorota kwa sifa za sumaku za chuma, upitishaji wake wa umeme na joto.
- Mstari, au kutenganisha. Tenga pembezoni na skrubu. Punguza uimara na ubora wa nyenzo.
- Usokasoro. Huathiri mwonekano na muundo wa metali.
Kwa sasa, mbinu zimetengenezwa ili kuondoa kasoro na kupata fuwele safi. Hata hivyo, haziwezi kutokomezwa kabisa, mwalo bora wa kioo haupo.
Thamani ya maarifa kuhusu muundo wa fuwele wa metali
Kutoka kwa nyenzo hapo juu, ni dhahiri kwamba ujuzi wa muundo na muundo mzuri hufanya iwezekanavyo kutabiri sifa za nyenzo na kuziathiri. Na hii inakuwezesha kufanya sayansi ya kemia. Daraja la 9 la shule ya elimu ya jumla huzingatia kufundisha wanafunzi ufahamu wazi wa umuhimu wa mlolongo wa kimantiki wa kimsingi: muundo - muundo - sifa - matumizi.
Taarifa kuhusu muundo wa fuwele za metali huonyesha uhusiano huu kwa uwazi sana na humruhusu mwalimu kueleza kwa uwazi na kuwaonyesha watoto jinsi ilivyo muhimu kujua muundo mzuri ili kutumia sifa zote kwa usahihi na kwa umahiri.
