Понятие о строении металлов.

Все вещества в природе могут находиться в твердом, жидком и газообразном состояниях.

Основное различие между газообразным, жидким и твердым состоянием вещества по современным физическим представлениям заключается в закономерности расположения атомов и молекул. В газах такая закономерность отсутствует, так как частицы движутся хаотично и стремятся занять больший объем.

В жидкости атомы и молекулы сохраняют лишь так называемый ближний порядок. Под этим подразумевается закономерное расположение атомов в части объема, а не во всем объеме, как это имеет место в твердом теле.

Следовательно, в твердом теле порядок расположения атомов определенный и закономерный, силы притяжения и отталкивания уравновешены, а тело сохраняет свою форму. Такое состояние частиц тела в пространстве его объема присуще металлам и характеризует их кристаллическое строение. Строение металлов изображается в виде кристаллической решетки (рис. 1), в узлах которой расположены атомы. Связь между последними показывается линиями.

Типы кристаллических решеток у разных металлов различны, поэтому и порядок расположения атомов в решетке изменяется. Изображение атомов в кристалле обычно дается в виде пространственной схемы, называемой элементарной кристаллической ячейкой (рис. 2). Элементарная ячейка в идеальном кристалле повторяется многократно в трех измерениях и образует пространственную кристаллическую решетку.

Многие важнейшие металлы образуют кристаллические решетки, элементарными ячейками которых являются: объемноцентрированная кубическая (рис. 2, а), гранецентрированная кубическая (рис. 2, б) и гексагональная (рис. 2, в). Построение кристаллической решетки, приведенное на рис. 2, является условным. Более правильно изображать атомы решетки и связь между ними в виде соприкасающихся шаров. Но это не всегда удобно, поэтому чаще пользуются изображением решетки в виде маленьких кружков и линий.

Размеры кристаллической решетки определяются ее параметрами, измеряемыми в ангстремах.

Следует отметить, что правильный порядок размещения атомов в кристаллической решетке, который принят выше при рассмотрении элементарных ячеек, выдерживается не по всему объему кристалла. В реальных кристаллах возникают нарушения правильности или несовершенства их строения: точечные, линейные, поверхностные, которые изменяют свойства металлов.