1 Основные положения о строении вещества

Основными элементарными частицами, из которых строятся все известные нам вещества, являются протоны, нейтроны и электроны.

Из протонов и нейтронов состоят атомные ядра, электроны заполняют оболочки атома, компенсируя положительный заряд ядра. Газы, жидкие и твердые тела могут состоять из атомов, молекул или ионов.

Молекулы газов содержат различ­ное число атомов. Так, например, гелий, аргон, неон — одноатомные газы; водород, азот, кислород, окись углерода состоят из двухатомных молекул; углекислый газ, водяной пар — из трехатомных. Молекула аммиака построена из четырех атомов, а метана — из пяти. В зависимости от строения внешних электронных оболочек атомов могут образовываться раз­личные виды связи.

Вещества в твердом состоянии имеют кристаллическое или аморфное строение. В идеально кристаллическом веществе атомы расположены по геометрически правильной схеме и на определенном расстоянии друг от друга. В аморфном веществе атомы расположены беспорядочно. Все металлы и сплавы имеют кристаллическое строение. К аморфным веществам относятся: стекло, канифоль. Если металл застывает, можно наблюдать в микроскоп кристаллы, которые имеют геометрически правильные формы в виде кристаллических решеток. В действительности кристаллы имеют дефекты, и их структура отличается от идеальных решеток. Дефекты делятся на точечные, линейные и поверхностные. Каждый атом состоит из (+) заряженного ядра и нескольких слоев отрицательно заряженных оболочек электронов, которые движутся вокруг ядра. Электроны внешних оболочек называются валентными, они легко отщепляются и движутся между ядрами. Вследствие наличия свободных электронов, атомы становятся положительно заряженными ионами. Следовательно, в узлах решетки находятся положительно заряженные ионы, которые непрерывно колеблются относительно положения равновесия. С повышением температуры амплитуда увеличивается, что вызывает расширение кристаллов, а при температуре плавления колебания усиливаются, так что кристаллическая решетка разрушается. Точечные дефекты это пустые узлы или вакансии, количество их возрастает с повышением температуры. Линейные дефекты - это краевые дефекты, представляющие собой как бы сдвиг части кристаллической решетки. Линейные дефекты чаще выражены в одном направлении. Поверхностные дефекты вызваны различной ориентацией кристаллических решеток. В результате по границам зерен решетка одного переходит в решетку другого и нарушается симметрия атомов. Дефекты кристаллических решеток оказывают существенное влияние на механические, физические, химические и технические свойства металлов.

2 Виды связи

1. Ковалентная связь – 2 или несколько атомов имеют общий электрон (Н_2, углекислый газ). Молекулы, в которых центры положит. и отриц. зарядов совпадают и одинаковы по величине, называются неполярными. Если эти центры на некотором расстоянии друг от друга, то они наз. полярными (дипольными). Полярная молекула характеризуется дипольным моментом, который определяется как произведение заряда и расстояния между центрами.

Ковалентная связь может быть как в молекулах (в трех агрегат­ных состояниях вещества), так и между атомами, образующими решетку кристалла. Примерами таких кристаллов служат алмаз кремний, германий. Ковалентной связью могут удерживаться не только одинаковые атомы, но и различные атомы.

2. Ионная связь – определяется силой притяжения между положительными и отрицательными ионами. Твердые тела ионной структуры характеризуются повышенной мех. прочностью и относительно высокой температурой плавления.

3. Металлическая связь – металлы можно рассматривать как системы положительно заряженных ионов, расположенных в узлах решетки, которая находится в среде свободных электронов.

4. Молекулярная связь (Ван-дер-Ваальса) – существует в веществах между молекулами с ковалентными внутримолекулярными связями. Притяжение обуславливается согласов. движением валентных электронов в соседних молекулах.