Физическая сущность образования монолитного соединения твердого тела. Типы межатомных связей в твердых телах. Металлическая связь.Стр 1 из 11Следующая ⇒
Металл и металлические сплавы при комнатной температуре являются кристаллическими телами. В кристаллах атомы располагаются в строгоопределенном порядке и на одинаковом расстоянии. В кристаллах металла это расстояние очень мало и колеблется от 2 до 4 ангстрем 1А0= 10-10м = 10-1нм. Позволяет внешним валентным электронам двигаться не только вокруг ядра, а перескакивать на орбиты электронов соседних атомов. То есть сближение атомов на 2-4 А0 приводит к коллективизации электронов между атомами, обуславливает возникновение электрических сил, взаимодействие между этими атомами. Коллективизированные электроны слабосвязанные с ядрами атомов при небольших потенциалах создают электрический ток, эти электроны обуславливают высокую электро, теплопроводность, пластичность, металлический блеск. Известно, что одноименные заряды отталкиваются. Так как в металлах атомы отдают свои внешние электроны в общий «коллектив», то они теряют свою нейтральность и превращаются в положительно заряженные ионы, вокруг которых непрерывно движутся электроны. На эти положительно заряженные ионы действуют силы отталкивания и притяжения. Два соседних иона отталкиваются друг от друга, если они одноименно заряжены. Ядра атомов также имеют одноименные положительные заряды. Одноименные заряды отталкиваются, но когда между ними проходит электрон, то они притягиваются к электрону, то есть электрон стягивает соседние положительно заряженные ионы или ядра. Известно, что силы электрического взаимодействия обратно пропорциональны расстоянию между взаимодействующими частицами, поэтому в общем виде потенциальная энергия двух взаимодействующих атомов выражается в виде алгебраической суммы двух членов r- расстояние между атомами
a,b и показатели m,n- некоторые постоянные, зависящие от природы атомного взаимодействия. Силу взаимодействия можно определить как производную от потенциальной энергии.
F- результирующая сила взаимодействия атома с другими атомами и электронами. При этом должно выполняться условие n>m, необходимо для того, чтобы функция потенциальной энергии имела минимум. Взаимодействующие атомы должны находиться в равновесии при некотором значении r0. В начале сближения, когда r относительно большое, действуют только силы притяжения. С уменьшением расстояния между атомами возникают силы отталкивания не только между положительно заряженными атомами, но и электронами, расположенными на внутренних оболочках.
Математически условие n>m обеспечивает min потенциальной энергии U,график которой представлен на рисунке 2. При некотором r0 силы отталкивания и притяжения уравновешиваются и это положение атомов называется равновесным. С увеличением температуры увеличивается значение r0. Это объясняет температурное расширение тела. Атомы, расположенные в глубине тела, окружены большим количеством других атомов, чем поверхностные. Поэтому внутренние тратят больше энергии на взаимодействие, а у поверхностных есть некоторый избыток энергии, которая называется свободной.
©2015 arhivinfo.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.
|