1.7 Металдардың құрылымы және металл қорытпалардың фазалары
Металдарға тән кристалдық торлар металдық байланысқа тура келедi.
Техникалық маңызды металдардың көбiсi ЖОТ және ГТО торлардың принципi бойынша кристалданады. Олардың бәрiнде орналасудың тығыздығы жоғары, сондықтан тордың салыстырмалы төмен энергиясы бар. Балқытқанда олар ұлғаяды, өйткенi тәртiптiң бұзылуы орналасу тығыздығын кiшiрейтедi.
Металдар арасында Al, Ca, Fе (өте жоғары температурада), Ni, Cu, Rh, Pd, Ah, Ir, Pt, Au, Pb, Th - ЖОТ құрылымға ие.
Bе, Mg, Ti (жоғары температурада), Co, Zn, I, Zr, Ru, Hf, Rе, Os, Tl және жер қыртысында сирек кездесетiн металдардың көбiсi - ГТО құрылымға ие.
Li, Na, K, Ti (жоғары температурада), V, Cr, Fе (төмен температурада), Rb, Nb, Mo, Cs, Ba, Ta, W металдары - КОТ құрылымға ие.
Металдар арасында құрылымның басқа типтерi бар: ақ қалайының (№50) кристалдық құрылымы одан басқа заттарда жоқ кеңiстiктi тетрагонды тормен сипатталады (1.19 – сурет). Оны өстiң бағыты бойынша қатты қысылған алмаз типтi тор деп айтуға болады. Ақ қалайының а=0,646; с=0,315 нм. Ақ қалайының байланыстар жартысы металдық, ал екiншi жартысы коваленттi болғандықтан, орналасу тығыздығы 55%, осыған қарамастан металдың құрылымы берiк коваленттi байланыстардың әсерiне тұрақты болады.
1.19 - сурет –
- қалайының кристалдық құрылымы
Галийдiң (№31) торы ромбты. Әр атом 5 жақын көршiге ие, олардың бiреуi - 0,243 қашықтықта, төртеуi - 0,2700,273 нм қашықтықта орналасқан. 0,243 нм қашықтықта орналасқан жақын көршiмен бiрге, галийдiң әр атомы Ga2 молекуланы құрайды. Жергілікті әлсiз байланыстардың әсерiнен галийдiң торы тұрақсыз. Галий қолда (~300С температурада) балқиды. Бiрақ балқыма жағдайында галийдiң молекулалары сақталады.
Металдар құрылымдарында басқа ауытқулар дәл өрнектелмеген. Мысалы, мырыш (№30) тығыз орналасудың типтi гексагональдi торға ие, тор өстерiнiң қатынасы с/а=1,633 сфералық бөлшектерiнiң орналасуына сәйкес болмай, 1,87-ге тең болады.
Қорғасын (№82) ЖОТ торға ие, бiрақ оның параметрi (0,494 нм) үлкен. Мұны металдық жағдайда ауытқулы ионизациямен: қорғасынның төрт валенттi атомдары торда тек екi рет ионизацияланған деп жорамалдайды.
Бiрнеше металдық элементтер - ЖОТ жақын құрылымдарға ие, оларда текшелік симметрия 4 (In, №=49) немесе 3 (Hg, №=80) өстері бойынша деформацияның әсерiнен жоғалтылады. Бұл бұрмалауларды химиялық байланыста коваленттiлiктiң пайда болуымен түсiндiрiледi.
Металдың индий с/а=1,06 қатынаспен тертагональдi әр жақты жаққа орталықтанған торға ие, ол тығыз орналасудың жеңіл бұрмаланған торы сияқты. Қатты сынапта текшелік жаққа орталықтанған тордың кiшкене бұрмалауына сәйкес, ромбоэдрлiк торға ие.
Бiрнеше элементтер (-n, №=25; -U, №=92) химиялық қосылыстар құрылымдарына жақын, өте күрделі құрылымдарға ие. Бұл Д.И. Менделеевтiң бөлек элементтердiң өтпелі топтарының электрондық құрылыстың күрделілігімен түсiндiрiледi.
1.4 - кестеде металдық элементтердiң типтi құрылымдардың және де алмаз типтi құрылымдардың кейбiр сипаттамалары көрсетiлген.