2-lekciya. Metallardıń ishki dúzilisi.
Rеje:
1. Kristall pánjerediń túrleri.
2. Materiallardıń polimorf hám allotropiya qásiyetleri.
3. Haqıyqıy kristallarning ishki dúzilisi.
4. Kristall pánjere degi kemshilikler.
5. Noqatlı, sızıqlı hám sırtqı kemshilikler.
Metallar salmaqli, jıltıraq boladı. Metallar bekkem, lekin olardıń formasın balǵalap qayta islew yamasa, shıǵırlaw arqalı ózgertiw, sonıń menen birge, eritiw hám kepserlew múmkin. Metallar elektr hám ıssılıq ótkezgishlik qásiyetlerine iye. Bul baylanısıwdıń tábiyatı sonda, metallardaǵı hár bir atom, óz átirapında kóp muǵdardaǵı dál ózi sıyaqlı atomlar menen oralǵan. Olardan hár biri sırtqı elektron qabatında az sandaǵı elektronlarǵa ǵana iye bolıp, bul elektron qabatlar sonday tóseledi, zorǵa tutıp turılatuǵın sırtqı elektronlardı qandayda bir bir atomga baylanıstırıwdıń ılajı bolmaydı. Atomlar, anıqraǵı ionlar óz jayında qalıp atırǵan waqıtta, «elektron gazleri» ionlar arasında erkin háreketlenip, olardı óz-ara baylanıstıradı.
Elektronlardıń erkinligi hám olardıń elektr maydanında háreketlene alıwı sebepli, metallar ótkizgish qásiyetlerine iye boladı. Erkin elektronlardıń sırttan túsip atırǵan jaqtılıq nurlarınıń úlken muǵdarın jutıwı hám qayta sáwlelendiriwi sebepli metallar ashıq emes hám olar jıltıraydı. Erkin elektronlardıń ıssılıq energiyasın erkin tasıy alıwı sebepli metallar joqarı ıssılıq ótkeriwsheńlik qásiyetlerine iye boladı.
Metallat hár túrlı bolsa da, olardaǵı metall baylanısıwlarınıń tábiyatı birdey. Ol metall atomlarınıń tıǵız hám tártipli jaylasqan. Bunday struktura bolsa, qısılıwǵa qarsılıq kórsete turıp, oǵan salıstırǵanda jılısıwǵa kemirek qarsılıq kórsetedi. Sol sebepli metallar mayısqaq bolıp tabıladı. Atomlardıń tıǵız jaylasıwı, metallardıń salıstırma salmaǵınıń da tiykarǵı anıqlaması bolıp tabıladı. Metallardıń mexanik qásiyetleri, erkin elektronlardıń metall baylanısıwlarǵa salıstırǵanda tuwrı keletuǵın kristall strukturası sebepli payda boladı.
1665-jıldayoq Robert Guk kristallar formasın qatarǵa tártipli terilgen tayaqshalar formasında modellestirgen edi. Lekin tek aradan 250 jıl ótip ǵana onıń, sol waqıtta pánge málim bolǵan metallardıń kristall strukturasınıń anıq modelin jasaǵanı málim boldı.
Bir neshe júz jıllıqlar dawamında ayırım quramalı elementlerdiń kristall strukturaǵa iye ekenligi málim bolǵanlıǵı belgili bolsa da, ápiwayı metallardıń da kristall reshotkalardan turatuǵınlıǵı faktı jaqın waqıtlarǵa shekem gúman astında qalıp keldi. Anıq temperaturalarda eriw hám qatıw qásiyetleri hám jarılǵan betlerdegi mayda danalı strukturalardıń kózge taslanıwı, metallar atomlarınıń kristall rejiminen dárek bererdi, lekin basqa faktlar, olardıń amorf tábiyaatı da bar ekenligi haqqında oyda sawlelendiriw oyatar edi: erigen metallar, qatqanınan keyin truba formasına kelip qolardi, qattı metallardıń formasın qayta islew arqalı ózgertiw múmkin edi, metalldıń ısıwlanǵan sirt maydanınan bolsa, ol absolyut bir jınslı sıyaqlı tuyulardi.
Metall ishki strukturasınıń tushunturush ushın gilt 1864 jılda, ingliz Genri Sobri metallardı mikroskopda izertlewning' tuwrı túsip atırǵan jaqtılıq nurları arqalı emes, bálki, akslangan nurlar arqalı tekseriw usılın islep shıqqanınan keyin tapildi. Bunnan tısqarı, onıń áwmetli izertlewleriniń tiykarǵı sebeplerinen biri bul onıń metalldıń ısıwlanǵan sırtın emes, bálki, kúshsiz ximiyalıq reagent menen qayta islengen sırtın teksergeni boldı. Birpara reagentlar, metall atomları donachalari shegarası boylap tereń oyıqlar payda etardi, basqaları bolsa, bul donachalarning ózine tásir kórsetip, olardıń mikrostrukturasini kórinetuǵın jaǵdayǵa alıp kelgen.
Bul bolsa, metalldı kishi kópqirrali 0. 25 mm átirapındaǵı ólshemlerge iye donachalarga ajıratıwshı shegaranıń nadurıs torın kóriwge múmkinshilik berdi.
Áyne birdey degi yoritilishning ózinde birpara donachalar salıstırǵanda jaqtı, basqaları bolsa salıstırǵanda gúńgirt ko'rinardi. Jaqtılıq hám sayanıń bólistiriliwi, jaqtılandıriw múyeshiniń ózgeriwine qaray ózgerardi. Bunda, hár bir danachaning reagent menen qayta islengen maydanı, júdá kishi hám tegis akslantiruvchi bolıp, metall sistiga salıstırǵanda iyiw múyeshi túrlishe edi. Bunnan juwmaqqa kelindiki, hár bir danasha, nadurıs formasına qaramay, bólek kristallsha eken hám metallning' bólegi kóplegen sonday kristallardan dúzilgen eken hám olardıń hár biri túrli táreplerge jónelgen bolıp, usınıń menen birge ulıwma shegaralarǵa iye edi.
Sorbi tárepinen oylap tabıw etilgen metalografiya usılı, metall donachalarining ólshemi hám formasın anıqlaw ushın talay natiyjelili bolıp shıqtı. Bul bolsa metallardıń texnikalıq qásiyetlerin izertlewde, qospalardı anıqlawda, hám eritpelerdi izertlewde zárúrli qural bolıp xızmet etedi. Lekin, optikalıq metalografiya donachalar qatarı shegarasınıń dúzilisi haqqında anıq oyda sawlelendiriw bere almas edi. Izertlewshilerdiń aste uyańlıq menen, metallardıń eriw temperaturasınan tómenlew temperaturada sovitilishida qońsılas donachalar bir birinen ılajı bolǵanınsha kóp sandaǵı atomlarni iyelep alıwı hám sol sebepli, donachalar arasındaǵı shegara tek bir neshe atom qalıńlıǵı aralıǵınasha qısqarib, onıń ishki kristalografik strukturasınıń baǵdarı bir danashadan basqa donachaga keskin ózgeredi degen pikirge kela basladılar.
Material daǵı bir hil atomlardıń ximiyalıq tárepten parqı bolmaǵanlıǵı ushın kóp sandaǵı atomlar potensial energiya eń kem jaǵdaydı iyeleydi, yaǵnıy túyinlerinde atomlar jatqan kristall pánjefani payda etedi. Real materiallardıń hossalri kristall pánjerediń túrlerine baylanıslı boladı.
Kristall dene dep bólekshelerdiń denedegi keńislikdegi jaylanishning málim bir geometriyalıq rejimine aytıladı. Ádetde bunday jaylasıw anıq simmetriyaǵa ıyelew menen bir qatarda úsh qırlı jismni yadǵa saladı. Kristallar ush ólshemde jaylasqan atomlar tártibi bolıp teń salmaqlılıq sharayatında tuwrı simmetriyaǵa iye bolǵan kóp qırlı jism bolıp tabıladı. Kristal denede bólekshelerdiń ( atom, ion yamasa molequla) úsh ólshemi boyınsha turaqlı tákirarlanıwı (qaytarılıwı ) nátiyjesinde kristall pánjere (yamasa kristall tor) payda boladı. Kristall pánjerede bólekshelerdiń óz-ara tartısıw hám itarilish muvozaniti saqlanadı, bunda ishki potensial energiya áne sol teń salmaqlılıqtı saqlaw ushın kerek bolǵan eń kem mániskeega boladı. Bólekshelerdiń kristall denedegi bunday jaylasıw tártibi júzlegen, mińlaǵan kristall tor retinde qaytarılıwı múmkin. Elementar kristall torınıń qırları, a, b, s menen belgilenedi jáne bul kórsetkishler kristall dáwirin belgileydi yamasa qaytarılıw vektorı dep da ataladı. Elementar keteksheni xarakteri taǵı koordinasion san, atomlar jaylasıwıniń tıǵızlıq koefficenti degen túsiniklga da baylanıslı. Kristall denelerde Kristal pánjerediń túrli atomlarınıń óz-ara jaylasıwına qaray hár túrli boladı.
Rasm 1 Kristallik panjara sxemasi.
Ba’zi mеtallar Fe (temir), Ni (nikеl), Zn (ruh), Ti(titan), Ca (kaltsiy) va boshqalar bosim o‘zgarishi bilan bir kristal strukturadan (panjaradan) ikkinchi struktura (panjaraga) o‘tadi. Bu jarayon polimarfizm (allotropiya) hodisasi deb, metallarni har xil sharoitda har xil strukturaga egaligi dilan belgilanadi.
Bir qator hollarda temperatura va bosimning o‘zgarishi bilan ayni bir metallning kristallik panjarasi ham o‘zgaradi, ya’ni u qayta kristallanadi.
