Физические свойства материалов. Расчет и методы определения плотности твердых материалов

а

б

с

в

с

г

с

с

в

в

в

в

а

а

а

а

д

с

е

с

ж

с

а3

а3

в

а2

а2

а1

а1

№ п/п

Сингония кристаллической

Формула для расчета объема

решетки

элементарной ячейки

1

Кубическая

V= а3

2

Тетрагональная

V= a2c

3

Ромбическая

V= abc

4

Тригональная

V a3

1 3cos2

2cos3

5

Гексагональная

V

3

a2с

0,866 a2с

2

6

Моноклинная

V = abc sinβ

7

Триклинная

V abc 1 cos2

cos2

cos2

2cos cos cos

а

а

б

в

mат = (A/N0)·Z, г,

(3)

13

AZ

1

, г/см3.

(4)

N 0

V 0

1,6602

AZ

, г/см3.

(5)

V 0

№

Наименование и

Синго-

Кристал-

Параметры

Основные свойства и

характеристика

лическая

элементарной

п/п

ния

область применения

материала

решетка

ячейки

1

2

3

4

5

6

Основной валютный и

Золото – Au,

денежный металл, ис-

Куби-

пользуется на украше-

1

металл золотисто-

ГЦК

ческая

а0 = 4,0783 А

ния, предметы роскоши,

желтого цвета

в физических и химиче-

ских приборах

Температура плавления

1083 °С; твердость 2,5-3;

ковка, пластична, элек-

Медь – Cu,

Куби-

тропроводна, диамаг-

2

металл медно-

нитна; широко применя-

ческая

ГЦК

а0 = 3,6153 А

красного цвета

ется в электротехнике,

машиностроении, для

изготовления различных

приборов, посуды и др.

Температура плавления

1773 °С; твердость 4;

электропроводна, пара-

Платина – Pt,

Куби-

магнитна; используется

3

металл серебристо-

в электротехнике, в фи-

ческая

ГЦК

а0 = 3,924 А

белого цвета

зических и химических

приборах, в том числе

для изготовления термо-

пар

1

2

3

4

5

6

Температура плавления

961 °С; применяется в

сплавах с медью для из-

Серебро – Ag,

Куби-

готовления серебряных

4

металл серебристо-

изделий, монет. Чистое

ческая

ГЦК

а0 = 4,0856 А

белого цвета

серебро используется

для изготовления тиглей

для плавления щелочей,

серебрения

Температура плавления

600 °С; высокая элек-

Алюминий – Al,

Куби-

тропроводность; приме-

5

металл серебристо-

няется для изготовления

ческая

ГЦК

а0 = 4,041 А

белого цвета

элементов конструкций

и деталей (трубопрово-

ды, кабели, фольга и др.)

Температура плавления

1538 °С; твердость 4-5;

ковка; магнитно до тем-

Железо – Fe,

Куби-

пературы 768 °С. Спла-

6

металл серо-

вы железа с углеродом

ческая

ОЦК

а0 = 2,86 А

стального цвета

(стали, чугуны) и с дру-

гими металлами исполь-

зуются во всех отраслях

экономики

Температура плавления

1455 °С; электропрово-

Никель – Ni,

ден, магнитен; применя-

Куби-

ется в качестве добавки

7

металл серебристо-

ческая

ОЦК

а0 = 3,499 А

для получения сплавов с

белого цвета

особыми физическими

свойствами (магнитно-

твердые сплавы)

1

2

3

4

5

6

Температура плавления

650 °С; на воздухе легко

Гекса-

воспламеняется. Приме-

Магний – Mg,

няется в пиротехнике и

гональ-

а0 = 3,103

А ;

8

металл светло-

химической промыш-

наль-

ГПУ

с0 = 3,103

А

серого цвета

ленности. Сплавы на ос-

ная

нове магния широко ис-

пользуются в авиацион-

ной и ракетной технике

Твердость 10; плохой

проводник электриче-

ства; диамагнитен. Про-

зрачные алмазы приме-

Алмаз – С,

Тетраэдри-

няются в ювелирном де-

9

бесцветный или

Куби-

ческая ко-

ле как драгоценные кам-

окрашенный

ческая

ординация

а0 = 3,5668 А

ни (бриллианты). В ка-

минерал

атомов

честве абразивов приме-

няются мелкие алмазы в

металло- и камнеобраба-

тывающей промышлен-

ности

Гексаго-

Гекса-

нальные

Применяется для изго-

Графит – С,

сетки ато-

товления графитовых

гональ-

а0 = 2,46

А ;

10

минерал железно-

мов угле-

тиглей в литейном деле,

наль-

черного цвета

рода, рас-

с0 = 6,80

А

в производстве каран-

ная

положен-

дашей, электродов

ные слоями

ГЦК (ионы

Твердость 6-6,5; про-

Пирит – FeS3,

водник электричества,

Куби-

серы рас-

11

минерал латунно-

диамагнитен. Основной

ческая

полагаются

а0 = 5,41 А

желтого цвета

вид сырья для получения

парами)

серной кислоты

17

1

2

3

4

5

6

Каркасная,

с тетраэд-

Поделочные камни для

Кварц – a-SiO2,

рической

украшений, элементы

минерал различных

Триго-

координа-

оптических приборов, в

цветов – от бес-

цией крем-

а0 = 4,91 А ;

радиотехнике, электро-

12

наль-

цветного (горный

ния и

нике, для изготовления

ная

с0 = 5,404

А

хрусталь) до черно-

двойной

химической посуды, в

го (морион)

(уголко-

стекольно-керамической

вой) кис-

промышленности

лорода

Твердость 2; обладает

слабой электропроводно-

Две ГЦК-

стью и высокой тепло-

проводностью, гигроско-

решетки

Галит – NaCl,

пичен; пищевой продукт

Куби-

как бы

13

бесцветный

а0 = 4,640

А

и консервирующее сред-

ческая

вставлены

минерал

ство, в химической про-

друг в дру-

мышленности использу-

га

ется для получения соля-

ной кислоты, соды, хло-

ра, едкого натра

Твердость 3; при нагре-

вании до 800-1000 °С

диссоциирует на СаО и

Ромбоэд-

СО2, В виде минералов

Кальцит – СаСО3,

Триго-

рическая

а0 = 4,98 А ;

используется для изго-

бесцветный или

гранецен-

товления оптических

14

наль-

молочно-белого

трирован-

с0 = 17,02

А ;

приборов, для ювелир-

ная

цвета минерал

ная решет-

α = 101°55΄

ных изделий; в химиче-

ка

ской промышленности –

для получения извести; в

качестве строительного

материала (мрамор)

18

1

2

3

4

5

6

Твердость 5,5-6; медлен-

но растворим в НСl; в

восстановительной ат-

Гематит – Fe2O3,

Гекса-

мосфере становится

а0 = 5,04 А ;

магнитным. Гематито-

15

минерал железно-

гональ-

–

вые руды принадлежат к

черного цвета

ная

с0 = 13,72 А

числу важнейших же-

лезных руд, из которых

выплавляются чугун и

сталь

Твердость 5,5-6; полу-

Магнетит – Fe3O4,

проводник, ферромагни-

Куби-

тен. Магнетитовые руды

16

минерал железно-

–

ческая

а0 = 8,3963 А

– важнейшее вспомога-

черного цвета

тельное сырье для вы-

плавки чугуна и стали

Твердость 1,5-2; при на-

гревании полностью

обезвоживается при тем-

пературе 220 °С. Полу-

обожженный гипс при-

Гипс –

меняется для получения

а0 = 5,67 А ;

отливок, гипсовых слеп-

CaSO4 · 2Н2О,

Моно-

b0 = 15,15 А ;

ков, лепных украшений,

17

минерал белого,

клин-

–

штукатурки, в хирургии,

серого или бурого

ная

c0 = 6,28 А ;

бумажном производстве.

цвета

β = 113,5°

Сырой (природный)

гипс находит примене-

ние главным образом в

цементной промышлен-

ности, в производстве

красок, эмали, глазури

19

1

2

3

4

5

6

Твердость 2-3; диэлект-

рик. Мусковит в виде

листовой слюды находит

Мусковит –

применение главным об-

разом в электропромыш-

КА12[AlSi3O10][OH]2,

ленности: для изолято-

минерал из группы

Моно-

а0 = 5,19

А ;

ров, конденсаторов, рео-

слюд, как правило,

клин-

b0 = 9,00

А ;

18

–

статов, телефонов и пр.;

бесцветен, но с

ная

c0 = 20,10

А ;

в виде слюдяного по-

желтоватым или

β = 95,18°

рошка применяется при

зеленоватым от-

изготовлении огнестой-

тенком

ких строительных мате-

риалов, огнеупорных

красок, различных кера-

мических изделий и др.

Твердость 2-3; полупро-

водник, диамагнитен.

Почти вся мировая про-

дукция свинца связана с

Галенит – PbS,

добычей этого минерала.

Куби-

Кроме выплавки металла

19

минерал свинцово-

ГЦК

ческая

а0 = 5,936

А

небольшая часть галени-

серого цвета

товых руд перерабатыва-

ется на оксид свинца

РbО с целью получения

красок (белила, сурик и

др.) и глазури