8. Неорганічні матеріали, характеристика структури і властивостей.

До неорганічних полімерних матеріалів відносяться: мінеральне скло, ситалли, кераміка та інші. Цим матеріалам притаманні негорючість, висока стійкість до нагрівання, хімічна стійкість, несхильність до старіння, велика твердість, хороша опірність стискаючим навантажень.

Однак вони погано переносять різку зміну температур, слабо чинять опір растягуючим і згинаючим навантажень, мають велику щільність у порівнянні з органічними полімерними матеріалами.

Основою неорганічних матеріалів є головним чином оксиди та безкисневі сполуки металів. Оскільки більшість неорганічних матеріалів містить різні сполуки кремнію з іншими елементами, ці матеріали об'єднують загальною назвою силікатні. В даний час застосовують не тільки сполуки кремнію, а й чисті оксиди алюмінію, магнію, цирконію та інші, що володіють більш цінними технічними властивостями, ніж звичайні силікатні матеріали.

Зараз під керамікою розуміють будь-які полікристалічні матеріали, одержані спіканням неметалевих порошків природного або штучного походження. Це визначення виключає з числа керамічних матеріалів скла, хоча нерідко і їх розглядають як різновид кераміки.

Скло. Неорганічне скло - особливого виду затверділий аморфний розчин - складний розплав високої в'язкості кислотних і основних оксидів. До його складу входять стеклообразующие оксиди (скломаси) Si, B, P, Ge, As, утворюють структурну сітку та модифіковані оксиди Na, K, Li, Ca, Mg, Ba, змінюють фізико-хімічні властивості скломаси. Для повідомлення склу потрібних технічних характеристик до складу скла вводять оксиди Al, Fe, Pb, Ti, Be та інші.

Кераміка. У світі сучасних матеріалів кераміці належить помітна роль, обумовлена ​​широким діапазоном її різноманітних фізичних та хімічних властивостей. Кераміка не окислюється і стійке в більш високотемпературної області, чим метали, наприклад температура плавлення карбіду гафнію (3930 ⁰ С) на 250 ⁰ вище, ніж у вольфраму. У поширених керамічних матеріалів (оксидів алюмінію, магнію, торію) термічна стійкість набагато перевищує стійкість більшості сталей і сплавів. Модуль пружності керамічних волокон на порядок вище, ніж у металів.

Будь-який матеріал, який при охолодж переходить з рідкого стану в твердий без кристалізації, правильно називати склом незал від його хім складу. Під це визначення підпадають як органічні, так і неорганічні матеріали. Однак скла, що використовуються в широкому ужитку, майже завжди виготовляють з неорганічних оксидів.

9. Типи хімічного зв’язку в кристалах. Його вплив на структуру і властивості.

Заряджені частинки, що утворюються, називаються іонами. Хімічний зв'язок, утворений за рахунок електростатичної взаємодії іонів, називається іонним зв'язком. Хімічні сполуки, в яких існує іонний зв'язок, називаються іонними. Всі іонні сполуки у твердому стані є кристалічними речовинами. Залежно від природи хімічного зв'язку в кристалі розрізняють кілька типів кристалічних решіток: іонні, атомні, молекулярні, металеві. Більшість металів у твердому стані належать до кристалічних речовин. Хімічні зв'язки можуть виникати не тільки між атомами, а й між молекулами.

Сильною міжмолекулярною взаємодією є водневий зв'язок, який виникає між молекулами, до складу яких входять атоми водню та елементів з високою електронегативністю (фтор, хлор, кисень, азот). За рахунок різниці електро-негативностей між атомами водню та іншим атомом молекули, утворені цими атомами, є диполями. Наприклад, такою молекулою є НF: ^δ+Н → ^δ-F. Диполі двох або кількох полярних молекул взаємодіють один з одним, утворюючи водневі зв'язки (вони зображені точками): ^δ+Н → ^δ-F …. Одне з найважливіших понять хімії — це валентність. Під валентністю розуміють здатність атома утворювати певне число хімічних зв'язків (як правило, ковалентних) з іншими атомами. Так, якщо атом гідрогену утворює один ковалентний зв'язок, то його валентність дорівнює одиниці, якщо атом карбону утворює чотири ковалентних зв'язки, то його валентність дорівнює чотирьом. Ступенем окиснення називається умовний заряд атома в молекулі, обчислений з допущенням, що вона складається з іонів. При обчисленні ступенів окиснення виходять з електронегативності речовини: сума ступенів окиснення всіх атомів у сполуці дорівнює нулю. Будова речовини визначається не тільки взаємним розташуванням атомів у хімічних частинках, але і розташуванням цих хімічних частинок у просторі. Найбільш впорядковано розміщення атомів, молекул і іонів в кристалах, де хімічні частинки (атоми, молекули, іони) розташовані в певному порядку, утворюючи в просторі кристалічну решітку. При певних умовах освіти вони можуть мати природну форму правильних симетричних багатогранників. Кристалічний стан характеризується наявністю далекого порядку в розташуванні частинок і симетрією кристалічної решітки.