Koncepcia a príklady materiálová štruktúra

Ten konštrukcia materiálu Je to spôsob, akým sú ich komponenty prepojené a prejavované v rôznych mierkach pozorovania. Pochopiť komponentmi atómami, molekulami, iónmi, reťazcami, rovinami, kryštálmi, kryštalickými zrnami, medzi inými časticami. A na druhej strane, pokiaľ ide o mierky pozorovania, odkazujeme na nano, mikro a makroštruktúru.

V závislosti od typu chemickej väzby prítomnej v štruktúrach materiálov sa uskutočnia rôzne mechanické, chemické, optické, tepelné, elektrické alebo kvantové vlastnosti. Ak je odkaz iónový, materiál bude iónový. Medzitým, ak je odkaz kovový, materiál bude kovový.

Napríklad drevo je polymérny a vláknitý materiál, pretože je vyrobený z celulózových polysacharidov. Účinné interakcie medzi ich celulózovými reťazcami definujú tvrdé telo, ktoré je schopné formovať, rezanie, farbenie, leštenie, seky.

Je potrebné, aby materiál je všetko, čo spĺňa účel v živote alebo v histórii ľudstva. Poznanie svojich štruktúr, nové materiály s optimalizovanými vlastnosťami pre určité aplikácie, či už priemyselné, domáce, umelecké, výpočtové alebo metalurgické.

[TOC]

Štruktúra kovových materiálov

Kovové materiály pokrývajú všetky kovy a ich zliatiny. Ich štruktúry sa skladajú zo silne zhutnených atómov na druhej strane alebo na druhej strane, po periodickom poradí. Preto sa hovorí, že pozostávajú z kovových kryštálov, ktoré zostávajú pevné a súdržné vďaka kovovému spojeniu, ktoré existuje medzi všetkými jeho atómami.

Medzi najbežnejšie kryštalické štruktúry pre kovy patrí kubický sústredený v tele (BCC), kubický sústredený na tváre (FCC) a kompaktný hexagonálny (HCP), pričom posledne menovaný je najhustejší. Mnoho kovov, ako je železo, striebro, chróm alebo berylia, sa vyznačuje priradením každej z týchto troch štruktúr.

Môže vám slúžiť: volatilizácia

Takýto opis však nestačí na ich opísanie ako materiály.

Kovové kryštály môžu prijať viac ako jednu alebo veľkosť. V rovnakom kovu sa teda pozoruje viac ako jeden. V skutočnosti ich bude veľa, ktoré sú lepšie známe s pojmom kryštalické zrno.

Vzdialenosť, ktorá oddeľuje zŕn od seba, je známa ako hranica okrajov alebo zŕn a je spolu s kryštalickými defektmi jedným z najurčnejších faktorov v mechanických vlastnostiach kovov.

Štruktúra keramických materiálov

Gule oxidu zirkónia, nový keramický materiál. Zdroj: Lucasbosch, Wikimedia Commons

Väčšina materiálov možno opísať ako v predchádzajúcej časti, to znamená, v závislosti od kryštálov, ich čísel, veľkostí alebo tvarov. Čo sa však líši v prípade keramických materiálov, je to tak, že ich zložky nielen pozostávajú z atómov, ale aj iónov, často umiestnených v kremičitej amorfnej báze.

Preto keramika má tendenciu byť semikryštalické alebo úplne kryštalické materiály, keď chýbajú oxid kremíka. Vo svojich štruktúrach prevládajú iónové a kovalentné väzby, ktoré sú najdôležitejšími iónovými. Všeobecne platí, že keramika sú polyristické materiály; to znamená, že pozostávajú z mnohých malých kryštálov.

Keramika sú materiály veľmi variabilných kompozícií. Napríklad karbidy, nituro a fosfore sa považujú. To im dáva majetok, že sú veľmi tvrdé a vysoké materiály na tepelný odpor.

Sklovitá keramika za to, že má základňu oxidu kremíka, sa považuje za amorfnú. Preto sú ich štruktúry chaotické. Medzitým existuje kryštalická keramika, ako je hliník, horčík a oxidy zirkónia, ktorých štruktúry sú tvorené iónom United iónovou väzbou.

Môže vám slúžiť: oxidačný agent: koncept, najsilnejšie príklady

Štruktúra kryštalických materiálov

Kryštalická štruktúra chloridu sodného, ​​NaCl, typická iónová zlúčenina. Fialové gule predstavujú katióny sodíka, Na +a zelené gule predstavujú anióny chloridov, Cl.

Kryštalické materiály integrujú veľkú rodinu materiálov. Napríklad kovy a keramika sú klasifikované ako kryštalické materiály. Presne povedané, kryštalické materiály sú všetky, ktorých štruktúry sú usporiadané, bez ohľadu na to, že sú zložené z iónov, atómov, molekúl alebo makromolekúl.

Všetky soli a drvivá väčšina minerálov vstupujú do tejto klasifikácie. Napríklad vápenec.

Na druhej strane sú kryštály cukru vyrobené z molekúl sacharózy. Cukor preto nie je materiál, pokiaľ nie sú postavené hrady, kryty, nábytok alebo cukrové stoličky. Takže cukor by sa stal kryštalickým materiálom. Rovnaké zdôvodnenie platí pre všetky ostatné molekulárne tuhé látky vrátane ľadu.

Štruktúra železných materiálov

Austenita, objednávanie atómov uhlíka a železa. Zdroj: Wikimedia Commons

Materiály železnice sú všetky, ktoré pozostávajú zo železa a ich zliatiny s uhlíkom. Preto sa ocelí počítajú ako železité materiály. Jeho štruktúry, rovnako ako štruktúry kovov, sú založené na kovových kryštáloch.

Interakcie sú však trochu odlišné, pretože atómy železa a uhlíka sú súčasťou kryštálov, takže nemôžete hovoriť o kovovom spojení medzi týmito dvoma prvkami.

Ďalšie príklady

Nanomateriály

Nanotrubice. Zdroj: Wikimedia Commons

Mnoho nanomateriálov, ako sú už diskutované materiály, sú opísané aj v závislosti od ich nanokryštálov. Zahŕňajú však ďalšie jedinečné štrukturálne jednotky zložené z menších atómov.

Môže vám slúžiť: fosfátová skupina

Napríklad nanomateriálne štruktúry môžu byť opísané atómami alebo molekulami objednanými vo forme guľôčok, mien, rúrok, plánov, krúžkov, dosiek, kociek atď., ktoré môžu alebo nemusia generovať nanokryštály.

Zatiaľ čo vo všetkých týchto nanoštruktúrach môže byť prítomná iónová väzba, rovnako ako v prípade nanočastíc nespočetných oxidov, kovalentná väzba je častejšia a zodpovedná za zabezpečenie potrebných separačných uhlov medzi atómami.

Polymérne materiály

Chemická štruktúra polyetylénu

Štruktúry polymérnych materiálov sú prevažne amorfné. Je to preto, že ich polyméry zhody sú makromolekuly, ktoré sa ťažko dokážu pravidelne alebo opakovane objednať.

Avšak v polyméroch môžu byť relatívne usporiadané regióny, takže niektoré sa považujú za polovodičové. Napríklad polyetylén, polyuretán a polypropylén s vysokou hustotou sa považujú za semikryštalické polyméry.

Hierarchické materiály

Hierarchické materiály sú v prírode životne dôležité a podporujú živé telá. Veda materiálov je neúnavne venovaná napodobňovacím materiálom, ale pomocou iných komponentov. Jeho štruktúry sú „odzbrojené“, počnúc najmenšími časťami k najväčším, čo by bola podpora.

Napríklad tuhá látka, ktorá sa skladá z niekoľkých vrstiev rôznych hrúbky, alebo ktorá má rúrkové a sústredné dutiny obsadené atómami, sa bude považovať za hierarchickú štruktúru.

Odkazy

1. Triasť a Atkins. (2008). Anorganická chémia. (Štvrté vydanie). MC Graw Hill.
2. Wikipedia. (2020). Veda o materiáloch. Zdroj: In.Wikipedia.orgán
3. Marc Ander Meyers a Krishan Kumar Chawla. (s.F.). Materiály: Štruktúra, vlastnosti a výkon. [PDF]. Cambridge University Press. Získané z: aktíva.Cambridge.orgán
4. Washingtonská univerzita. (s.F.). Kovy: Štruktúry kovov. Získané z: Depts.Washington.Edu
5. University of Tennessee. (s.F.). Kapitola 13: Štruktúra a vlastnosti keramiky. [PDF]. Zdroj: Web.utk.Edu