SPIS TREŚCI:

1.Cząstki elementarne materii:

1. leptony - to cząstki elementarne, na które nie wpływają oddziaływania silne. Cząstki te to elektron e^-, mion μ^- i talon τ^- (tau) - podlegające oddziaływaniom elektromagnetycznym i słabym.

2. kwarki - to cząstki elementarne, które nie są trwałe samodzielnie, lecz wchodzą w skład innych cząstek po dwa lun trzy. Rozróżnia się następujące kwarki: u (górny), d (dolny), c (powabny), s (dziwny), t (prawdziwy, wierzchołkowy), b (piękny, denny) i antykwarki np. antygórny, antydziwny. Charakteryzuje je ładunek elektryczny oraz liczby kwantowe zapachu i koloru.

3. elektrony - cząstki elementarne o ładunku elektrycznym -1,6·10^-19 C

4. protony - cząstki elementarne o ładunku elektrycznym +1,6·10^-19C

5. neutrony - cząstki elementarne elektrycznie obojętnie

6. nukleony - kwarki: górny o ładunku +⅔ i dolny o ładunku -⅓ wchodzą w skład nukleonów tj. protonów i neutronów.

2.Porównanie gęstości i wytrzymałości stopów metali i innych materiałów inżynierskich:

3.Wady budowy krystalicznej:

1. wady punktowe budowy krystalicznej:

2. wady liniowe budowy krystalicznej

3. wady powierzchniowe budowy krystalicznej

- granice międzyfazowe można podzielić na:

koherentne połkoherentne niekoherentne

Międzyfazowe granice koherentne (spojne) charakteryzują się dobrym dopasowaniem

sieci sąsiadujących faz, w przeciwieństwie do granic niekoherentnych. Częściowe dopasowanie wykazują granice półkoherentne, cechujące się występowaniem dyslokacji na granicy.

4.Porównanie sieci krystalograficznych A1, A2 i A3:

1. A1 - SIEĆ REGULARNA ŚCIENNIE CENTROWANA:

2. A2 - SIEĆ REGULARNA PRZESTRZENNIE CENTROWANA:

3. A3 - SIEĆ HEKSAGONALNA O GĘSTYM UŁOŻENIU ATOMÓW:

5.Orientacyjne koszty różnych grup materiałów odniesione do 1kg:

6.Szkło metaliczne:

W szczególnych przypadkach - po zastosowaniu bardzo dużej szybkości

chłodzenia podczas krzepnięcia - metale mogą uzyskiwać strukturę amorficzną,

tj. bezpostaciową. Otrzymane w taki sposób materiały są nazywane szkłami metalicznymi. Szkło metaliczne, tak jak inne ciała amorficzne, ma strukturę pośrednią między

stanem krystalicznym a stanem ciekłym. W szkle metalicznym są uporządkowane

jedynie najbliżej sąsiadujące ze sobą atomy. Nie występuje natomiast wówczas

pełne prawidłowe rozmieszczenie przestrzenne wszystkich atomów, charakterystyczne

dla kryształów. Szkła metaliczne cechują się więc własnościami rożnymi od

kryształów metali, nie wykazując wszystkich cech dla nich charakterystycznych.

7.Dwuskładnikowe układy równowagi fazowej:

a) dwuskładnikowy układ równowagi fazowej o zupełnej rozpuszczalności składników w stanie stałym:

b) dwuskładnikowy układ równowagi fazowej o całkowitym braku

rozpuszczalności składników w stanie stałym z eutektyką:

c) dwuskładnikowy układ równowagi fazowej o ograniczonej

rozpuszczalności składników w stanie stałym z eutektyką:

d) dwuskładnikowy układ równowagi fazowej o ograniczonej

rozpuszczalności składników w stanie stałym z perytektyką:

e) dwuskładnikowe układy równowagi fazowej o ograniczonej

zmiennej rozpuszczalności składników w stanie stałym:

f) dwuskładnikowy układ równowagi fazowej o ograniczonej

rozpuszczalności składników w stanie ciekłym z monotektyką:

8.Układ równowagi fazowej żelazo-węgiel:

• Ferryt roztwór stały graniczny węgla w żelazie (α)

• Austenit roztwór stały graniczny węgla w żelazie (γ)

• Perlit mieszanina eutektoidalna ferrytu i cementytu, zawierająca 0,77% C, występująca poniżej 727°C

• Ledeburyt mieszanina eutektyczna austenitu i cementytu, zawierająca 4,30% C, trwała w zakresie od 727 do 1148°C

• Ledeburyt przemieniony - mieszanina perlitu i cementytu, utworzona w wyniku przemiany austenitu z ledeburytu w perlit, trwała poniżej temperatury 727°C

• Cementyt - węglik złożony Fe3C

9.Wiązania między atomami:

a) wiązania pierwotne:

• wiązania jonowe - gdy elektrony walencyjne jednego atomu elektrododatniego są przyłączane przez drugi atom elektroujemny, powstaje wiązanie jonowe

• wiązania atomowe (kowalencyjne) - w przypadku atomów pierwiastków elektroujemnych -zwykle gazów - elektrony walencyjne pierwotnie rożnych atomów tworzą pary elektronów należące wspólnie do jąder dwóch atomów. Wiązania tworzone przez takie uwspólnione elektrony są nazywane atomowymi czyli kowalencyjnymi. Wiązania atomowe, poza gazami, występują także w substancjach stałych, takich jak np. Si, Ge i diament.

• wiązania metaliczne - wiązanie metaliczne występuje w dużych skupiskach atomów pierwiastków metalicznych, które po zbliżeniu się na wystarczająco małą odległość, charakterystyczną dla stałego stanu skupienia, oddają swoje elektrony walencyjne na rzecz całego zbioru atomów. Elektrony walencyjne przemieszczają się swobodnie pomiędzy rdzeniami atomowymi (jonami dodatnimi), tworząc tzw. gaz elektronowy, charakterystyczny dla wiązania metalicznego. Wiązanie metaliczne nie ma charakteru kierunkowego, jak pozostałe rodzaje wiązań. Rdzenie atomowe na skutek elektrostatycznego oddziaływania elektronów swobodnych dążą do jak najgęstszego wypełnienia przestrzeni.

b) wiązania wtórne:

• wiązania między chwilowymi dipolami - wiązania międzycząsteczkowe powstają w wyniku przyciągania siłami van der Waalsa, które występują między chwilowymi dipolami elektrycznymi, utworzonymi z atomów na skutek nierównomiernego rozkładu ładunków w ich chmurach elektronowych. Siły te powodują skraplanie gazów szlachetnych oraz łączą w stan stały cząsteczki, np. H2, F2, Cl2, N2, powstałe w wyniku wiązania atomowego.

• wiązania siłami Londona - dipole elektryczne mogą być wykreowane lub wyindukowane w atomach lub cząsteczkach, które normalnie są elektrycznie obojętne. Siły Londona mogą wystąpić między cząsteczkami w przypadku okresowych zmian ładunku w cząsteczkach, powodując ich przyciąganie.

• wiązanie wodorowe - wiązanie wodorowe jest najsilniejszym specjalnym wiązaniem wtórnym między spolaryzowanymi cząsteczkami. Występuje ono między cząsteczkami, w których wodór jest kowalencyjnie związany z fluorem (HF), tlenem (H2O) lub azotem (NH3). W każdym wiązaniu H-F, H-O lub H-N pojedynczy elektron wodoru jest uwspólniony z innym atomem. Wodorowy koniec wiązania jest dodatnio naładowany przez obnażony proton, który nie jest ekranowany przez żaden elektron. Ten silnie dodatnio naładowany koniec cząsteczki jest przyciągany przez przeciwny, ujemnie naładowany, koniec innej cząsteczki.

10.Historyczne znaczenie materiałów:

11.Zakaz Pauliego:

W jednym atomie nie może być dwóch elektronów o identycznej kombinacji liczb kwantowych. Tak brzmi podstawowe prawo w mechanice kwantowej - zakaz Pauliego. Maksymalna liczba stanów energetycznych w danej powłoce elektronowej wynosi 2n². W podpowłoce określonej liczbą l liczba stanów energetycznych jest równa 2·(2l+1). Każdej podpowłoce l odpowiada 2l+1 wartości ml, a każdej liczbie ml dwie wartości ms = ±½.

12.Liczby kwantowe:

a) Główna liczba kwantowa n określa liczbę powierzchni węzłowych kulistych, ze środkiem w jądrze, lub płaszczyzn przechodzących przez jądro, na których gęstość chmury elektronowej jest równa zeru. Większe liczby świadczą o dużej wielkości chmur elektronowych. Głowna liczba kwantowa określa zatem tzw. powłoki elektronowe poszczególnych stanów energetycznych, oznaczane kolejno liczbami od 1-7 lub dużymi literami K, L, M, N, O, P i Q.

(główna n = 1, 2, 3, 4, 5, 6 lub 7, n ≥ 1,)

b) Poboczna liczba kwantowa l określa podpowłoki elektronowe, oznaczane odpowiednio s, p, d, f, gdy l = 0, 1, 2, 3. Określa ona liczbę płaszczyzn węzłowych przechodzących przez jądro atomu i charakteryzuje moment pędu elektronu.

(poboczna l = 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, l ≤ n - 1,)

c) Magnetyczna liczba kwantowa ml jest miarą orientacji momentu pędu elektronu i określa składową tego momentu w kierunku przyłożonego pola magnetycznego.

(magnetyczna -l ≤ ml ≤ +l,)

d) Spinowa liczba kwantowa ms ujmuje wpływ pola magnetycznego wytwarzanego przez elektron wirujący wokół swojej osi. Znak liczby spinowej zależy od tego, czy elektron jest ustawiony równolegle, czy antyrównolegle do linii sił pola magnetycznego.

(spinowa ms = ±½.)

KOLOKWIUM Z PNOMu - PYTANIA I ODPOWIEDZI

2

wakanse - wolne węzły w sieci krystalicznej, powodują wokół nich lokalne odkształcenia sieci przestrzennej kryształu zwane kontrakcją sieci.

wolne węzły - atomy opuszczają węzły sieci na skutek drgań cieplnych, powodują ekspansje sieci.

dyslokacja krawędziowa - dyslokacja krawędziowa stanowi krawędź ekstrapłaszczyzny, tj. półpłaszczyzny

sieciowej umieszczonej między nieco rozsuniętymi płaszczyznami sieciowymi kryształu

o budowie prawidłowej. W zależności od położenia dodatkowej

półpłaszczyzny dyslokacje mogą być dodatnie lub ujemne. Wokół dyslokacji krawędziowej występuje jednocześnie

postaciowe i objętościowe odkształcenie kryształu.

dyslokacja śrubowa - dyslokacja śrubowa to defekt liniowy

struktury krystalicznej spowodowany przemieszczeniem

części kryształu wokół osi,

zwanej linią dyslokacji śrubowej,

wektor Burgersa dyslokacji śrubowej jest

równoległy do jej linii.

dyslokacja mieszana - to połączenie dyslokacji krawędziowej i śrubowej

OPIS:

- 14 rdzeni atomowych (8 z nich znajduje się na narożach a 6 w geometrycznych środkach ścian bocznych sześcianu)

- liczba koordynacyjna dla atomów

sieci A1 wynosi 12

- liczba rdzeni atomowych

przypadających na jedną komórkę

sieciową wynosi 4

OPIS:

- 9 rdzeni atomowych (8 z nich znajduje się na narożach sześcianu a 1 w jego geometrycznym środku)

- liczba koordynacyjna dla atomów

sieci A2 wynosi 8

- liczba rdzeni atomowych

przypadających na jedną komórkę

sieciową wynosi 2

OPIS:

- 17 rdzeni atomowych (12 z nich znajduje się na narożach prostopadłościanu o podstawie sześciokąta foremnego, 2 w środkach geometrycznych podstaw, a 3 pozostałe są usytuowane symetrycznie

we wnętrzu elementarnej komórki sieciowe)

- liczba koordynacyjna dla atomów

sieci A3 wynosi 12

- liczba rdzeni atomowych

przypadających na jedną komórkę

sieciową wynosi 2

---