Металлы, с которыми мы сталкиваемся ежедневно, формируются в форме для практических целей, поэтому металл может быть гладким, шероховатым, зубчатым или заостренным. На микроскопическом уровне металлы сохраняют внутреннюю кристаллическую структуру. На самом деле, кристаллическая структура металлов дает им качества пластичности, ковкости или твердости, которые делают их полезными для нас. Основа кристаллической структуры определяется на фундаментальном уровне атомов металла.
Идентификация
Физически мы идентифицируем металлы по их непрозрачному, блестящему внешнему виду и их относительной плотности по сравнению с другими элементами. Функционально металлы являются хорошими проводниками тепла и электричества и обладают различными свойствами ковкости и пластичности. Атомы металла также характерно проливают электроны для образования положительных ионов, и именно это приводит к тому, что металлы образуют кристаллы.
Соображения
Каждый атом металла состоит из ядра, содержащего протоны и нейтроны. Ядро окружено полем электронов. Электроны занимают орбитали или валентности в группах по восемь. Во всех элементах, когда самая внешняя валентность атома содержит менее 8 электронов, атом связывается или взаимодействует с другими атомами, разделяя электроны.
Особенности
Неметаллические элементы будут разделять электроны, образуя ковалентные связи и становясь отдельными молекулами. Однако ионы металлов разделяют электроны с другими ионами металлов путем образования металлических связей. В металлических связях электроны не принадлежат к конкретным атомам, а свободно движутся между всеми ионами металлов. Следовательно, ионы металлов не выделяются в молекулярные единицы. Скорее, они выстраиваются в высокоорганизованную структуру, называемую кристаллической решеткой. Внутри куска металла структура кристаллической решетки не является полностью однородной, но в определенных точках называется границами зерен.
функция
Металлические связи в металлическом кристалле не так сильны, как ковалентные связи, поэтому, когда металл забит или вытянут, атомы металла скользят друг над другом с относительной легкостью, а не разрываются. Таким образом, кристаллическая структура делает металл податливым. Количество границ зерен в структуре металлического кристалла также влияет на ковкость. Атомы металла могут легко скользить в границах зерен, поэтому больше границ зерен делает металл более твердым и менее податливым.
Последствия
На пластичность также влияет количество или границы зерен в структуре металлического кристалла. Каждая граница зерен является точкой слабости в металле. Таким образом, больше границ зерен делает металл менее пластичным и более хрупким. Нагревательный металл заставляет атомы металла выравниваться в более правильной кристаллической структуре с меньшим количеством границ зерен, делая металл более податливым и пластичным. Забивание или изгиб металла в холодном состоянии приводит к смещению атомов металла, увеличению количества границ зерен и усложнению и хрупкости металла.