Лекция тақырыбы: Кристалл торлары. Қатты денелердегі анизотропия. Моно- және поликристалды қатты денелер. Химиялық элементтердің кристалдық құрылымдары. Полиморфизм құбылысы
жүктеу/скачать 379.3 Kb.
|
| Полиморфизм құбылысы
Бірнеше қатты денелерде екі және одан да көп кристалдар құрылымына және қасиеттерге ие, әрбір құрылым әр түрлі температурада және қысымда тұрақты болады. Мұндай құрылымдарды полиморфты форма немесе заттың модификациясы деп атайды, ал бір модификациядан екінші модификацияға өтуді полиморфты түрлену деп атайды. Полиморфты модификацияны грек әрпімен белгілеу қабылданған: қалыпты және төменгі температурада тұрақты модификация -мен белгіленеді, ал жоғары температурадағы тұрақты модификацияларды сәйкесінше , , және т.б. әріптермен белгілейді. Полиморфизмге классикалық мысал ретінде қалайыны алуға болады. 13,3С температурадан төмен температурада қалайының модификациясы тұрақты болады, бұл кезде қалайының құрылымы алмаз типті тетрагональды куб торға ие. Бұл қалайыны сұр қалайы деп те атайды. Мұндай құрылымды қалайы морт болып келеді және ұнтаққа айналып оңай қирайды; 13,3С температурада -Sn қалайының модификациясы -Sn модификациясына айналады, құрылымы көлем центрленген тетрагональды торына ие болады. -Sn модификациялы қалайыны ақ металды қалайы деп те атайды, ол пластиктивті болып келеді. -Sn-нен -Sn модификациясына өту барысында салыстырмалы көлемі елеулі өзгереді (шамамен 25). Бұрынғы кезде көп заттар қалайыдан жасалған (мысалы әскери киімдердің түймелері, т.б.) төмен температурада заттардың бетінде бөртпелердің (наросттың) пайда болуы және заттың төменгі температурада ұнтаққа айналып, қирауын байқаған, бұл құбылысты түсінбегендіктен, металдың белгісіз ауруы деп, оны «қалайылы чума» деп атаған. Қалайыдан басқа полиморфизм қасиетіне көптеген басқа да химиялық элементтер ие, мысалы: көміртегі, темір, никель, кобальт, вольфрам, титан, бор, бериллий, т.б., сонымен қатар көптеген химиялық қосындылар және қоспалар. Теориялық көзқарас бойынша, полиморфизм барлық қатты денелерде болу керек еді, егер олардың қатты күйде тұрақты болып қалу мүмкіндігі олардың балқу және сублимация процестерімен шектелмеген болғанда. Полиморфизм құбылысының болуы кристалды қыздырғанда немесе қысыммен әсер еткенде атомдардың қозғалу интенсивтілігінің өзгеруінің арқасында және атомдар ара қашықтығының өзгеруі кристалл торындағы атомдар арасындағы байланыс күштің және оның интенсивтілігінің өзгеруіне алып келуімен байланысты, басқаша айтқанда температура мен қысым атомдардың қозғалысын, атомдар ара қашықтығын өзгертеді, ал бұл өзгеріс атомдар арасындағы күшті және оның интенсивтілігін өзгертеді, ал бұл өзгеріс атомдар арасындағы күшті және оның интенсивтілігін өзгертеді, ал бұл өзгерістер полиморфизм құбылысына алып келеді. Абсолют ноль температурасы аумағындағы тұрақты құрылымда атомдар арасындағы байланыс күш ең жоғары болуы керек. Менделеев кестесінде қалайы ІV топта орналасқан, мұнда құрылым алмаз құрылымды болады, яғни әрбір атом валенті 4 атоммен бағытталған күшті байланысты. Бірақ температура жоғарылаған сайын байланыстың бағытталғанынан және қаттылығынан жылу қозғалысының әсерінен байланыс оңай қирайды және 13,3С температурадан жоғарылағаннан бастап валентті электрондардың жалпылануының арқасында иілгіш металдық байланысқа өтуі тиімді болады. Бұл металдық байланысқа тетрагональды көлем концентрленген (А3) тұрақты кристалл құрылымы сәйкес келеді. Бір құрылым модификациясынан екінші модификацияға өтуі (түрленуі, айналуы) жылу шығару немесе жылу жұту арқылы болады, сондықтан бірінші типті фазалық өту орын алады. Мұндай өту түрінің орын алуы тордың түрленуімен байланысты, ал қатты заттағы атомдарының қозғалу мүмкіндігі төмен, сондықтан бұл жағдайдағы термодинамикалық тұрақсыздық шектелмеген уақыт аралығында болады. Мұндай құрылымның түрленуіне алмаз құрылымы мысал болады. Алмаз құрылымы жобамен 100 000 атмосфералық қысымда және 2000С температурадан жоғарыда пайда болады әрі бұл құрылым тұрақты болады. Бірақ алмазды бөлме температурасына дейін суытсақ та, алмаз құрылымда көп уақытқа дейін болады, бөлме температурасында тұрақты модификациясына (графитке) айналмай қала береді. Айта кету қажет, қазіргі кезде графиттен жасанды түрде алмаз алатын өндірістік технологиялық процесс анықталған. Практикада полиморфизмнің ролі үлкен. Әр түрлі болаттарды және қоспаларды алуда, оларды термиялық өңдеуде және тағы көптеген технологиялық процестер полиморфизм құбылыстарын қолдануға негізделген. жүктеу/скачать 379.3 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|