Nanomateriały metaliczne - wykład 2

TEMAT: Planetarny model budowy atomu.

- elektrony m_e = 9,10 * 10^-28 g ; e = -1,60219 * 10^-19 C

- protony m_p = 1,60 10 ^-24 g

- neutrony m_n = m_p

Jądro - (śr. 10^-12 cm), zbudowane głównie z protonów i neutronów, skupia prawie całą masę atomu i ma dodatni ładunek elementarny.

Powłoka(i) - część zewnętrzna (śr. 10^-7,-8 cm), zbudowana z elektronów (liczba elektronów jest równa liczbie protonów), atom jako całość jest elektrycznie obojętny.

Jon - atom, do którego przyłączył się lub odłączył elektron.

Atom wg. BOHRA - elektrony krążą dookoła jądra po stacjonarnych orbitach, odpowiadających określonym poziomem energetycznych. Im dalej od jądra tym elektrony mają większą energię.

Odsunięcie elektronu od jadra wymaka wykonania pracy:

E₁ - E₂ = h*(ni)

E₁,E₂ - poziomy energetyczne

Atomy mające poniżej 4 elektronów walencyjnych wolą oddać (donor) elektron, mające powyżej 4 przyjąć (akceptor)

Orbity stacjonarne : K L M N O P Q poziomy energetyczne

1. główna liczba kwantowa, n (1 2 3 4 5 6 7)

Liczba elektronów - 2*n^2 (2,8,18,32…)

2. poboczna liczba kwantowa l (s p d f) podpoziomy - przyjmuje wartości (0 1 2 3)

l <= n-1 maksymalna liczba elektronów na każdym podpoziomie - 2*(2*l+1)

WIĄZANIE CHEMICZNE

1. jonowe (heteropolarne) - elektrony jednego atomu elektrododatniego są przyłączne przez inny elektroujemny ( oba uzyskują konfigurację oktetową ), kilka tysięcy kJ/mol

2. atomowe (homopolarne, kowalencyjne) - w przypadku pierwiastków elektroujemnych elektrony wal. Różnych pierwiastków tworzą pary wspólne dla jąder ( gazy, Si, Ge, diament), kilkaset kJ/mol (według wykładowcy metan ma strukturę metaliczną)

3. metaliczne - w dużych skupiskach atomów pierwiastków metalicznych zbliżają się one do siebie oddając elektrony wal. Na rzecz całego zbioru atomów. Elektrony wal. (gaz elektronowy) przemieszczają się swobodnie pomiędzy rdzeniami atomowymi. Kilkadziesiąt, kilkaset kJ/mol

Szkło metaliczne - ciało, które zostało dosyć szybko schładzane, przez co tworzy ono strukturę nieregularną.

Krystalizacja zależy od szybkości chłodzenia oraz o zarodkowania (ilości zarodków)

Zarodek krystaliczny - ciało pozwalające proces zarodkowania (zaczątek krystalizacji)

Metal jest strukturą polikrystaliczną.

Krzywe Tammana - budowa fazy krystalicznej zależy od: szybkości krystalizacji (szybkość chłodzenia) i szybkosći zarodkowania (liczba kolejnych miejsc służących do rozpoczęcia krystalizacji).

S_k > S_z - materiał gruboziarnisty (plastyczność materiału)

S_k < S_z - materiał drobnoziarnisty (wytrzymałość materiału)

S_{k ­} - szybkość krystalizacji , S_z - szybkość zarodkowania

KRZEPNIĘCIE

Materiał krzepnie w danym kierunku - wzdłuż głównej osi krystalicznej, a dopiero nastęnie w kierunku bocznych.

Polikryształy mają budowę dendrytyczną (dendryty ustawione są w różnych kierunkach - słaba wytrzymałość materiału) dendryty mogą osiągać do 39 cm długości.

Dendryty stopów - różnią się składem w różnych kierunkach (likwacja) od dendrytów metali czystych.

STRUKTURA KRYSTALICZANA WLEWKA

(doczytać - rysunek schematyczny)

---