Поліморфізм та ізоморфізм в металах, багатошарові упаковки. Алотропія, поліморфізм та ізоморфізм, політипи в неметалах - Реферат

Міністерство освіти й науки України Дніпропетровський національний університет імені Олеся Гончара Реферат з кристалохімії на тему: «Поліморфізм та ізоморфізм в металах, багатошарові упаковки.Вивчення кристалохімії дає хіміку будь-якого профілю розуміння закономірностей розташування структурних одиниць речовин у твердому стані і є ключем до вивчення основ методів дослідження таких речовин.Усі метали в твердому стані мають кристалічну будову. Розташування атомів (іонів) у кристалічній речовині звичайно зображають у вигляді елементарної решітки (комірки) - найменшого комплексу атомів, багаторазове повторення якого відображає розташування атомів в обємі речовини. Відстань між центрами атомів, розташованих на ребрі кристалічної комірки, називають параметром решітки. Наприклад, у площині, проведеній через основу гексагональної решітки, розташовано 7, а в площині її бічної грані - 4 атоми. Наприклад, міцність зразків, вирізаних у різних напрямах з монокристала міді, відрізняється приблизно в 3 рази, а пластичність - більш як у 5 раз; монокристали кобальту здатні намагнічуватися в одних напрямах у 3 рази інтенсивніше, ніж в інших.У деяких металів (Fe, Sn, Ті та ін.) при зміні температури відбувається перебудова атомів у просторі, тобто змінюється форма кристалічної решітки. Існування тієї самої речовини в різних кристалічних формах (модифікаціях) називають поліморфізмом, а перехід з однієї модифікації в іншу - поліморфним перетворенням. При цьому буквою ? позначають модифікацію, яка існує при температурі, нижчій за температуру першого поліморфного перетворення.Результати рентгенівських досліджень різних поліморфних модифікації багатьох речовин дозволяють запропонувати наступну структурну класифікацію типів поліморфізму: - структури поліморфних модифікацій відрізняються один від одного за координаційними числами; структури відрізняються типом щільнішої упаковки, але координаційне число залишається одним і тим же у всіх модифікаціях;Властивість хімічно і геометрично близьких атомів, іонів та їх поєднань заміщувати один одного в кристалічній решітці, створюючи кристали змінного складу, називається ізоморфізмом. Хімічно близькими вважаються атоми з однаковими валентностями, типами звязку, поляризацією; геометрично близькими - атоми з однаковими радіусами або обємами (з відхиленням не більше 5-7%). Всі вони при кімнатній температурі кристалізуються в класі 42m, з дуже подібною зовнішньою формою і близькими параметрами решітки, всі мають сегнето-і пароелектричні фази.При кристалізації ізоморфних сполук утворюються так звані тверді розчини - структури з розміщенням компонентів А і В від невпорядкованої структури до повністю впорядкованої (рис. Тверді розчини першого роду (структури заміщення) утворюються при заміні атомів компонента А в його кристалічній решітці на атоми В. Тверді розчини другого роду (структури включення) характерні для випадку, коли надто малі за обємом атоми водню (радіус 0,046нм), азоту (0,071нм) , вуглецю (0,077) заповнюють проміжки між атомами металів значно більшого обєму. Граничний тип нітриду скандію SCN кристалізується в структурному типі NACL, де азот займає всі октаедричні порожнини.Найбільше багатство політипів виявлено у карбіда кремнію SIC, тобто хімічної сполуки з високою температурою плавлення (більше 2000°С). Крім того, карбід кремнію внаслідок своєї виняткової високої твердості отримав широке розповсюдження в абразивній промисловості. Карбід кремнію зустрічається в кубічній модифікації типу сфалериту - так званої ?-SIC і в гексанальній модифікації ?-SIC [2]. кристалічний метал поліморфізм алотропія Для вуглецю відомі три основні поліморфні модифікації: алмаз - метастабільна за звичайних умов модифікація, що утворюється при тиску понад 10,767 МПА і 2500°С; графіт - стабільна модифікація з шаруватою гексагональною структурою: карбін - ланцюжкова форма вуглецю, синтезована в лабораторії з ацетилену, яка при 2300°С переходить у графіт. Переходи відбуваються зі зміною гібридизації та координаційного числа від 2 до 3 та 4: Перехід від ОЦК решітки (обємноцентрована кубічна) в ?-Fe та ?-Fe (вони відрізняються лише магнітними властивостями) до ГЦК решітки (гранецентрована кубічна) в ?-Fe і знову до ОЦК в ?-Fe відбувається із зміною координаційного числа (8-12-8-), а для кобальту ?-Со (ГЩУ - гексагональна щільно упакована) в ?-Со (ГЦК) - без зміни (к.ч.=12).В гексагональній щільнішій упаковці третій шар повторює перший, отже, упаковка двошарова. Густина всіх цих упаковок однакова, а число різноманітних випадків, відмінних один від одного, в першу чергу кількістю шарів, повторюваних в напрямку головної осі упаковки, буде безкінечно великим. Позначивши кожен шар упаковки літерами А, В або С і умовившись шар, який повторює який-небудь з попередніх, позначати однаковою з ним літерою, дійдемо до простого і зручного позначення упаковок. Початковий, тобто будь-який, шар можна позначити будь-якою з цих літер.

Зміст

Вступ

1. Кристалічні решітки металів

2. Поліморфізм металів

3. Структурна класифікація типів поліморфізму

4. Ізоморфізм металів

5. Тверді розчини

6. Політипи в неметалах

7. Алотропія як один із типів поліморфізму

8. Багатошарові упаковки

Висновки

Список використаної літератури