МВ 18.1.1 Металлы и их свойства (общие сведения)

Металлами (рис. 18.1.1.1) называют кристаллические вещества с закономерным расположением атомов в узлах пространственной решётки, обладающие непрозрачностью, характерным металлическим блеском и хорошей способностью проводить тепло, электрический ток и отражать световые лучи.

Рисунок 18.1.1.1 Примеры металлов

Для металлов характерны также (18.1.1):

• плотная кристаллическая структура (см. ниже);
• высокая прочность;
• способность к значительным пластическим деформациям (что даёт возможность обрабатывать их давлением с помощью таких видов обработки как: прокатка, ковка, штамповка и волочение);
• хорошие литейные свойства;
• способность к образованию сплавов;
• свариваемость;
• выносливость (способность работать при низких и высоких температурах).

Таблица 18.1.1 Физико-механические свойства металлов и сплавов

Рисунок 18.1.1.2 Основные типы кристаллических решеток и схемы упаковки в них атомов: а– объемно-центрированная кубическая; б – гранецентрированная кубическая; в– гексагональная плотноупакованная

Всего существует 14 различных типов кристаллических решёток. Металлы преимущественно кристаллизуются в одном из трёх типов структур: объёмно-центрированная кубическая (ОЦК), гранецентрированная кубическая (ГЦК) и гексагональная плотноупакованная (ГПУ). Для изображения кристаллической решётки пользуются упрощенными схемами (рис. 18.1.1.2).

В объёмно-центрированной кубической решётке содержится девять атомов: восемь расположены в вершинах куба и один – в центре объёма. Такую решётку имеют молибден, вольфрам, ванадий и другие металлы.

В гранецентрированной кубической решётке находится четырнадцать атомов, которые расположены в вершинах куба и в центре каждой грани. Такая кристаллическая решётка характерна для железа, никеля, меди, алюминия, свинца, золота, серебра и др.

В гексагональной плотноупакованной решётке содержится семнадцать атомов, которые расположены в вершинах и центре шестигранных оснований призмы и три атома в средней плоскости призмы. Такой тип кристаллической решётки имеют магний, цинк, кадмий, альфа-цирконий и другие металлы.

При этом линии на схемах и точечное расположение атомов в узлах кристаллической решётки являются условными. В действительности атомы имеют определенные размеры, колеблются с большой частотой в узлах решётки и могут соприкасаться друг с другом внешними слоями электронных оболочек. Основными параметрами кристаллической решётки являются период, коэффициент компактности, координационное число и базис.