ÿþP R Z E G L D P O D S T A W O W Y C H K L A S
Z W I Z K Ó W P I E R W I A S T K Ó W B L O K Ó W d i f
W s z y s t k i e p i e r w i a s t k i r o d z i n b l o k u d i f s
m e t a l a m i . P i e r w i a s t k i b l o k u d , r o d z i n y o d 3 d o 1 2 ,
w y s t p u j c e w c z w a r t y m , p i t y m , s z ó s t y m i s i ó d m y m
o k r e s i e U O , n o s z m i a n o p i e r w i a s t k ó w p r z e j [c i o w y c h .
P i e r w i a s t k i r o d z i n b l o k u f , p o Bo |o n e w s z ó s t y m
i s i ó d m y m o k r e s i e U O , n o s z n a z w w e w n t r z
p r z e j [c i o w y c h . R o z r ó |n i e n i e t o w y n i k a z e s z c z e g ó l n e j
s t r u k t u r y z e w n t r z n y c h p o w Bo k e l e k t r o n o w y c h
a t o m ó w .
Ï% P i e r w i a s t k i p r z e j [c i o w e z p e w n y m i w y j t k a m i
( p a t r z s z a r e p o l a w z a m i e s z c z o n e j t a b e l i ; p i e r w i a s t k i
s i ó d m e g o o k r e s u p o m i n i t e ) s t r u k t u r a ( n - 1 ) d 1 - 1 0 n s 2 .
Ï% P i e r w i a s t k i w e w n t r z p r z e j [c i o w e s t r u k t u r y
4 f 1 - 1 4 5 d 1 6 s 2 ( l a n t a n o w c e ) i 5 f 0 - 1 4 6 d 0 - 2 7 s 2 ( a k t y n o w c e ) ;
Ï% O r b i t a l e d i f w a t o m a c h s o b s a d z o n e e l e k t r o n a m i
z g o d n i e z r e g u B H u n d a . E l e k t r o n y w p o Bo w i c z n i e
o b s a d z o n y c h o r b i t a l a c h d i f m a j s w o b o d n e s p i n y ,
n a t o m i a s t w c a Bk o w i c i e o b s a d z o n y c h o r b i t a l a c h i c h
s p i n y s s p a r o w a n e . K o n f i g u r a c j e d 5 i d 1 0 o r a z f 7 i f 1 4
s b a r d z o t r w a Be .
M o d e l k l a t k o w y d l a k o n f i g u r a c j i d 5 i d 1 0 o r a z f 7 i f 1 4
P i e r w i a s t k i d - e l e k t r o n o w e
W Ba [c i w o [c i f i z y c z n e
W s z y s t k i e s m e t a l a m i o t y p o w y c h c e c h a c h :
- p o By s k m e t a l i c z n y ,
- d o b r e p r z e w o d n i c t w o c i e p l n e i e l e k t r y c z n e ,
s z c z e g ó l n i e u m i e d z i i s r e b r a ,
- k o r z y s t n e c e c h y m e c h a n i c z n e ,
w y t r z y m a Bo [, k o w a l n o [, p l a s t y c z n o [,
- z d o l n o [ t w o r z e n i a s t o p ó w .
W s t a n i e s t a By m m a j s t r u k t u r y k r y s t a l i c z n e A 1 ,
A 2 l u b A 3 . M e t a l e r o d z i n 3 - 1 1 t o p i s i w w y s o k i c h l u b
b a r d z o w y s o k i c h t e m p e r a t u r a c h . N a j w y |s z e
t e m p e r a t u r y t o p n i e n i a m a j w o l f r a m ( 3 4 1 0 o C ) i r e n
( 3 1 8 0 o C ) . N i s k i e t e m p e r a t u r y t o p n i e n i a m a j
p i e r w i a s t k i r o d z i n y 1 2 ( c y n k o w c e ) , s z c z e g ó l n i e r t ,
k t ó r a j e s t m e t a l e m o n a j n i |s z e j t e m p e r a t u r z e t o p n i e n i a
( - 3 8 , 9 o C ) . T r z y s p o [r ó d m e t a l i d - e l e k t r o n o w y c h m a j
m a B g s t o [, m i a n o w i c i e s k a n d ( 2 , 9 9 g / c m 3 ) , i t r ( 4 , 4 8
g / c m 3 ) i t y t a n ( 4 , 5 1 g / c m 3 ) , d l a t e g o n a l e | d o g r u p y
m e t a l i l e k k i c h . G s t o [ p o z o s t a By c h m e t a l i p r z e k r a c z a
5 g / c m 3 , d l a t e g o s m e t a l a m i c i |k i m i , s z c z e g ó l n i e
w o l f r a m ( 1 9 , 3 5 g / c m 3 ) , r e n ( 2 0 , 5 3 g / c m 3 ) , o s m ( 2 2 , 4 8
g / c m 3 ) , i r y d ( 2 2 , 4 8 g / c m 3 ) i p l a t y n a ( 2 1 , 4 5 g / c m 3 ) .
M e t a l e r o d z i n 3 1 1 m a j s p a r a m a g n e t y c z n e ,
b o w i e m w z e w n t r z n y c h p o w Bo k a c h e l e k t r o n o w y c h i c h
a t o m ó w w y s t p u j e l e k t r o n y o s w o b o d n y c h s p i n a c h .
R y s . 1 . O d d z i a By w a n i e z e w n t r z n e g o p o l a m a g n e t y c z n e g o n a s u b s t a n c j
p a r a m a g n e t y c z n
S z c z e g ó l n i e s i l n y p a r a m a g n e t y z m t o f e r r o m a g n e t y z m
u |e l a z a , n i k l u , k o b a l t u , g a d o l i n u ( l a n t a n o w i e c ) o r a z
w i c h s t o p a c h . F e r r o m a g n e t y z m s u b s t a n c j i j e s t
u w a r u n k o w a n y p o j a w i e n i e m s i d o m e n , t o z n a c z y
o b s z a r ó w u p o r z d k o w a n i a m o m e n t ó w m a g n e t y c z n y c h
e l e k t r o n ó w p o d w p By w e m z e w n t r z n e g o p o l a
m a g n e t y c z n e g o .
R y s . 2 . P o j a w i e n i e s i d o m e n w f e r r o m a g n e t y k u w z e w n t r z n y m
p o l u m a g n e t y c z n y m
M e t a l e d - e l e k t r o n o w e t w o r z l i c z n e s t o p y d w u -
l u b w i e l o s k Ba d n i k o w e . P r z y k Ba d o w o , z Bo t o p r ó b y 9 0 0
j e s t d w u s k Ba d n i k o w y m s t o p e m z Bo t a ( 9 0 % ) i m i e d z i
( 1 0 % ) , c o z w i k s z a j e g o o d p o r n o [ n a [c i e r a n i e .
S t o p a m i w i e l o s k Ba d n i k o w y m i s r ó |n e r o d z a j e s t a l i .
D u |e z n a c z e n i e p r a k t y c z n e m a j s t o p y m i e d z i
z c y n k i e m ( m o s i d z e ) i c y n ( b r z y ) . M o |n a
w y r ó |n i d w a t y p y s t o p ó w d w u s k Ba d n i k o w y c h :
- s u b s t y t u c y j n e , t j . u p o r z d k o w a n e ,
- n i e u p o r z d k o w a n e .
a b
R y s . 3 . S t r u k t u r a s t o p ó w d w u s k Ba d n i k o w y c h
a ) s u b s t y t u c y j n y z p Ba s z c z y z n a m i s i e c i o w y m i o b s a d z o n y m i n a
p r z e m i a n p r z e z a t o m y A l u b B ;
b ) n i e u p o r z d k o w a n y , a t o m y A i B s p r z y p a d k o w o r o z m i e s z c z o n e
S t o p y n i e u p o r z d k o w a n e p o w s t a j p o s z y b k i m
o c h Bo d z e n i u s t o p i o n e j m i e s z a n i n y d w ó c h m e t a l i .
D Bu g o t r w a Be w y g r z e w a n i e s t o p u p o n i |e j t e m p e r a t u r y
t o p n i e n i a d a j e s t o p y s u b s t y t u c y j n e .
W Ba [c i w o [c i c h e m i c z n e
Z a w y j t k i e m m i e d z i , s r e b r a , z Bo t a , p l a t y n o w c ó w
i r t c i , p o z o s t a Be m e t a l e d - e l e k t r o n o w e m a j u j e m n e
s t a n d a r d o w e p o t e n c j a By e l e k t r o c h e m i c z n e i s m e t a l a m i
n i e s z l a c h e t n y m i . N i e s z l a c h e t n o [ e l e k t r o d o d a t n i c h
m e t a l i p o t w i e r d z a r ó w n i e | i c h s t o s u n k o w o n i s k a
e l e k t r o u j e m n o [, n p . S c - 1 , 3 , Y 1 , 2 , T i 1 , 5 ,
C r 1 , 5 , M n 1 , 7 , Z n 1 , 6 . E l e k t r o u j e m n o [ m e t a l i
n a j b a r d z i e j s z l a c h e t n y c h j e s t w y |s z a , n p . A u 2 , 4 ,
P t - 2 , 2 .
W p i t y m i s z ó s t y m o k r e s i e U O p r o m i e n i e
a t o m o w e i j o n o w e m e t a l i p r z e j [c i o w y c h w t e j s a m e j
r o d z i n i e s i d e n t y c z n e l u b b a r d z o p o d o b n e z p o w o d u
k o n t r a k c j i l a n t a n o w c o w e j . S k u t k u j e t o b a r d z o d u |y m
p o d o b i e Ds t w e m w Ba [c i w o [c i c h e m i c z n y c h , n p . c y r k o n u
i h a f n u , n i o b u i t a n t a l u o r a z m o l i b d e n u
i w o l f r a m u .
T a b e l a 1 . P r o m i e n i e a t o m o w e i j o n o w e w y b r a n y c h p a r m e t a l i
P r o m i e D, p m Z r H f N b T a M o W
A t o m o w y 1 6 0 1 5 9 1 4 6 1 4 9 1 3 9 1 3 9
J o n o w y
M ( V I ) 5 9 6 0
M ( V ) 6 4 6 4
M ( I V ) 8 6 8 5 6 8 6 8 6 5 6 6
M ( I I I ) 7 2 7 2
M e t a l e d - e l e k t r o n o w e w y s t p u j w z w i z k a c h l u b
w j o n a c h n a r ó |n y c h s t o p n i a c h u t l e n i e n i a ( t a b e l a 2 ) . N a
n i s k i c h s t o p n i a c h u t l e n i a n i a ( + 1 , + 2 ) e l e k t r o n y
w a l e n c y j n e a t o m u m e t a l u p r z e j [c i o w e g o p o c h o d z
z o r b i t a l u n s . W y |s z e s t o p n i e u t l e n i e n i a - e l e k t r o n a m i
w a l e n c y j n y m i s e l e k t r o n y z o r b i t a l u ( n - 1 ) d .
T a b e l a 2 . S t o p n i e u t l e n i e n i a m e t a l i d - e l e k t r o n o w y c h
* T Be m s z a r y m z a z n a c z o n o n a j t r w a l s z e s t o p n i e u t l e n i e n i a
N i s k i e i b a r d z o n i s k i e s t o p n i e u t l e n i e n i a ( u j e m n e , 0 , + 1 )
m e t a l i p r z e j [c i o w y c h s s t a b i z o w a n e w k o m p l e k s a c h
z t a k i m i l i g a n d a m i , j a k t l e n e k w g l a , j o n y c y j a n k o w e
C N - , w g l o w o d o r y a r o m a t y c z n e , 2 , 2 - b i p i r y d y l ( b i p y ) ,
1 , 1 0 - f e n a n t r o l i n a ( p h e n ) .
P r z y k Ba d y :
[ F e ( C O ) 4 ] 2 - - t e t r a k a r b o n y l o |e l a z i a n ( 2 - )
[ C o ( C O ) 4 ] - - t e t r a k a r b o n y l o k o b a l t a n ( 1 - )
[ N i ( C O ) 4 ] t e t r a k a r b o n y l o n i k i e l ( 0 )
[ N i ( C N ) 4 ] 4 - - t e t r a c y j a n o n i k l a n ( 0 )
[ C r ( C 6 H 6 ) 2 ] d i b e n z o c h r o m ( 0 ) ,
k o m p l e k s s a n d w i c z o w y r y s . 4 b
[ M n ( C O ) 6 ] + - h e k s a k a r b o n y l o m a n g a n ( I )
[ C u ( p h e n ) 2 ] + - d i f e n a n t r o l i n a m i e d z( I )
[ C u ( C N ) 4 ] 3 - - t e t r a c y j a n o m i e d z i a n ( I )
W y s o k i e s t o p n i e u t l e n i e n i a m e t a l i p r z e j [c i o w y c h s
s t a b i l i z o w a n e p r z e z a n i o n y t l e n k o w e O 2 - , a n i o n y
f l u o r k o w e F - l u b c h l o r k o w e C l - .
P r z y k Ba d y :
O s O 4 t e t r a t l e n e k o s m u ( V I I I )
R e O 4 - - t e t r a o k s o r e n i a n ( V I I ) , r e n i a n ( V I I )
[ C r 2 O 7 ] 2 - - h e p t a o k s o d i c h r o m i a n ( V I )
[ T a F 7 ] 2 - - h e p t a f l u r o t a n t a l a n ( V )
[ P t C l 6 ] 2 - - h e k s a c h l o r o p l a t y n i a n ( I V )
a b
R y s . 4 . K o m p l e k s y s a n d w i c z o w e ( k a n a p k o w e )
a ) k o m p l e k s c y k l o p e n d i e n y l o w y F e ( I I ) , f e r r o c e n
b ) d i b e n z o c h r o m ( 0 )
M e t a l e d - e l e k t r o n o w e n a r ó |n y c h s t o p n i a c h u t l e n i e n i a m a j
z d o l n o [ t w o r z e n i a :
Ï% p r o s t y c h k a t i o n ó w , n p . S c 3 + , C r 3 + , F e 2 + , F e 3 + , C o 2 + , N i 2 + , C o 2 + ,
C u 2 + , A g + , Z n 2 + , C d 2 + , H g 2 + . W i e l e t y c h k a t i o n ó w w p o s t a c i
a k w a k o m p l e k s ó w j e s t b a r w n a ;
Ï% o k s o k a t i o n ó w , n p . T i O 2 + , V O 2 + , V O 2 + , M o O 2 2 + ;
Ï% o k s o a n i o n ó w , n p . T i O 3 2 - , V O 4 3 - , C r O 4 2 - , M o O 4 2 - , W O 4 2 - ,
M n O 4 - , R e O 4 - ;
Ï% w i e l k i e j l i c z b y k o m p l e k s ó w , w t y m z w i z k ó w b a r w n y c h .
B a r w a p o Bc z e D m e t a l i p i e r w i a s t k ó w p r z e j [c i o w y c h j e s t
w y n i k i e m p r z e j [ e l e k t r o n o w y c h m i d z y r o z s z c z e p i o n y m i
w p o l u l i g a n d ó w o r b i t a l a m i d . A b s o r p c j a k w a n t ó w
p r o m i e n i o w a n i a o [c i [l e o k r e [l o n e j e n e r g i i w z a k r e s i e
w i d z i a l n y m s k u t k u j e t y m , |e d a n y j o n l u b c z s t e c z k a m a t a k
b a r w , j a k [w i a t Bo p r z e p u s z c z a n e ( r y s . 5 , b a r w a d o p e Bn i a j c a ) .
w y |s z a e n e r g i a n i |s z a e n e r g i a
R y s . 5 . P o s t a w o w e b a r w y w z a k r e s i e w i d z i a l n y m
T l e n k i m e t a l i d - e l e k t r o n o w y c h
U k Ba d y m e t a l - t l e n s z a z w y c z a j b a r d z o s k o m p l i k o w a n e , n p .
w u k Ba d z i e w a n a d t l e n s t w i e r d z o n o d w a n a [c i e f a z t l e n k o w y c h o
r ó |n y m s t o s u n k u m o l o w y m V / O . N i e k t ó r e t l e n k i m e t a l i
d - e l e k t r o n o w y c h m o g m i e s k Ba d o d b i e g a j c y o d i d e a l n e j
s t e c h i o m e t r i i , s w i c t y p o w y m i ( z w i z k a m i
n i e s t e c h i o m e t r y c z n y m i ( b e r t o l i d a m i ) , n p . F e 0 , 9 3 O 1 , 0 0 , T i 1 , 0 0 O 0 , 9 8 .
T l e n k i m e t a l i d - e l e k t r o n o w y c h m o g m i e c h a r a k t e r :
Ï% z a s a d o w y , n p . M n O , F e O , C o O , N i O , C u O , C d O ;
Ï% k w a s o w y , n p . T i O 2 , V 2 O 5 , C r O 3 , M n 2 O 7 ;
Ï% a m f o t e r y c z n y , n p . C r 2 O 3 , Z n O .
O d t l e n k ó w k w a s o w y c h , n p . V 2 O 5 , N b 2 O 5 , C r O 3 p o c h o d z
o d p o w i e d n i e k w a s y t l e n o w e , k t ó r y c h a n i o n y m o g m i e
s k o m p l i k o w a n s t r u k t u r o p a r t n a t e t r a e d r y c z n y c h a n i o n a c h
M O 4 2 - . A n i o n y t e m o g m i e w s p ó l n e n a r o |e , n p . a n i o n
d i c h r o m i a n o w y ( V I ) , C r 2 O 7 2 - , j e s t z b u d o w a n y z d w ó c h
t e t r a e d r y c z n y c h a n i o n ó w C r O 4 2 - o w s p ó l n y m n a r o |u ( r y s . 6 ) .
R y s . 6 . S t r u k t u r a a n i o n ó w C r O 4 2 - i C r 2 O 7 2 -
K w a s c h r o m o w y ( V I ) H 2 C r O 4 i k w a s d i c h r o m o w y ( V I ) H 2 C r 2 O 7
s t y p o w y m i p r z e d s t a w i c i e l a m i t z w . i z o p o l i k w a s ó w . Z n a c z n i e
w i k s z a l i c z b a i z o p o l i k w a s ó w w y w o d z i s i o d V 2 O 5 ( r y s . 7 ) .
E l e m e n t e m s t r u k t u r a l n y m a n i o n ó w i z o p o l i k w a s ó w
w a n a d o w y c h ( V ) s t e t r a e d r y c z n e a n i o n y V O 4 3 - , k t ó r e m o g m i e
w s p ó l n e n a r o |e , k r a w d z l u b [c i a n .
R y s . 7 . W y s t p o w a n i e r ó |n y c h f o r m j o n o w y c h w a n a d u ( V ) w f u n k c j i p H
i c a Bk o w i t e g o s t |e n i a m e t a l u w r o z t w o r z e
W o d o r k i m e t a l i d - e l e k t r o n o w y c h
W o d o r k i m e t a l i d - e l e k t r o n o w y c h m a j
c h a r a k t e r m e t a l i c z n y i s t y p o w y m i f a z a m i
[r ó d w z Bo w y m i , b o w i e m a t o m y w o d o r u z a j m u j l u k i
w p r z e s t r z e n i a c h m i d z y w z Bo w y c h s i e c i m e t a l u .
T y p o w y m p r z y k Ba d e m j e s t p a l l a d , k t ó r y p o c h Ba n i a
d o 4 4 % a t o m o w y c h w o d o r u . W o d ó r n i e z m i e n i a s i e c i
A 1 p a l l a d u , a l e p o w o d u j e z w i k s z e n i e w y m i a r ó w
k o m ó r k i e l e m e n t a r n e j . P a l l a d n a s y c o n y w o d o r e m
n i e p o c h Ba n i a w i c e j w o d o r u , a w p o s t a c i c i e n k i c h
f o l i i p r z e p u s z c z a s e l e k t y w n i e w o d ó r z a t r z y m u j c
i n n e g a z y i p a r y . S t d f o l i e z p a l l a d u s p e Bn i a j
f u n k c j s i t a m o l e k u l a r n e g o s Bu |c e g o d o b a r d z o
d o k Ba d n e g o o c z y s z c z a n i a w o d o r u .
P o d o b n y c h a r a k t e r m a j w o d o r k i t y t a n u
i n i e k t ó r y c h l a n t a n o w c ó w o r a z i c h s t o p ó w . M e t a l e
o b c i |o n e w o d o r e m w s t o s u n k o w o n i s k i e j
t e m p e r a t u r z e o d d a j w o d ó r p o o g r z a n i u . Z n a j d u j e
t o z a s t o s o w a n i a p r a k t y c z n e , n p . w o g n i w a c h
p a l i w o w y c h l u b d o m a g a z y n o w a n i a w o d o r u .
Z w i z k i m e t a l i d - e l e k t r o n o w y c h z i n n y m i
n i e m e t a l a m i
Z w i z k i p i e r w i a s t k ó w m e t a l i p r z e j [c i o w y c h
z a z o t e m , b o r e m , w g l e m i k r z e m e m m a j s z e r e g
b a r d z o w a |n y c h c e c h , m i a n o w i c i e b a r d z o w y s o k i e
t e m p e r a t u r y t o p n i e n i a , s |a r o o d p o r n e , b a r d z o
t w a r d e , d a j s i o b r a b i a m e c h a n i c z n i e . S t o
t y p o w e f a z y s r ó d w z Bo w e , p o n i e w a | p r o m i e n i e
a t o m o w e w y m i e n i o n y c h n i e m e t a l i s m a Be
w p o r ó w n a n i u z p r o m i e n i a m i m e t a l i p r z e j [c i o w y c h .
Z t e g o p o w o d u n i e m e t a l e z a j m u j l u k i
w p r z e s t r z e n i a c h m i d z y w z Bo w y c h s i e c i u z y s k a n y c h
p o Bc z e D.
F A Z Y ZR Ó D W Z AO W E
P o Bc z e n i a m e t a l i p r z e j [c i o w y c h ( M ) z p i e r w i a s t k a m i
n i e m e t a l i c z n y m i ( X ) o m a By c h p r o m i e n i a c h a t o m o w y c h ,
t a k i c h j a k w o d ó r , b o r , w g i e l , a z o t , k r z e m , z p o w o d u
s p e c y f i c z n e j i c h s t r u k t u r y s i e c i o w e j o k r e [l a s i m i a n e m f a z
s r ó d w z Bo w y c h . Z w i z k i t e z a l i c z a m y d o z w i z k ó w
n i e s t e c h i o m e t r y c z n y c h ( b e r t o l i d ó w ) , p o n i e w a | w y s t p u j
z a z w y c z a j w s z e r s z y c h z a k r e s a c h s k Ba d ó w n i | t o w y n i k a z
p r z y p i s y w a n y c h i m w z o r o m c h e m i c z n y m ( t a b e l a 3 ) .
T a b e l a 3 . W y b r a n e p r z y k Ba d y f a z [r ó d w z Bo w y c h
U k Ba d P r z y k Ba d y
M - H T i H 2 , Z r H 2 , V H , P d H 0 , 6 , T h H 3 , 7 5 , U H 3
M - B V B 2 , N b B 2 , T a B 1 , 0 - 1 , 3 , T a B 2
M - C V 4 C 3 , N b 0 , 7 5 - 1 , 0 0 C , W C , M n 7 C 3 , F e 3 C
M - N T i N 0 , 4 2 - 1 , 1 6 , V 3 N , F 4 N , C o 3 N , N i 3 N
M - S i T i S i 2 , N b S i 2 , C r S i 2
Z w i z k o m [r ó d w z Bo w y m z a z w y c z a j o d p o w i a d a s k Ba d
c h e m i c z n y z b l i |o n y d o w z o r ó w M X , M 2 X , M 4 X i M X 2 . I c h
s t r u k t u r y m o |n a j a k o [c i o w o p r z e w i d z i e k i e r u j c s i
r e g u Ba m i H ä g g a , o k r e [l a j c y m i , |e p r z y s t o s u n k u p r o m i e n i
a t o m o w y c h r X : r M < 0 , 5 9 p o w s t a j p r o s t e t y p y s i e c i
p r z e s t r z e n n y c h , n a t o m i a s t p r z y r X : r M > 0 , 5 9 p o w s t a j
s t r u k t u r y b a r d z i e j z Bo |o n e . P r o m i e n i e a t o m o w e
r o z w a |a n y c h t u p i e r w i a s t k ó w n i e m e t a l i c z n y c h s r ó w n e :
r H = 0 , 0 3 0 , r B = 0 , 0 8 7 , r C = 0 , 0 7 7 , r N = 0 , 0 7 1 , r S i = 0 , 1 1 7 n m .
R o z p a t r z m y s i e m e t a l u t y p u A 1 , z k t ó r e j p o o b s a d z e n i u
t r z y n a s t o m a a t o m a m i n i e m e t a l u [r o d k a s z e [c i a n u ( 1 ) o r a z
[r o d k a k a |d e j k r a w d z i ( 1 2 ) , u z y s k u j e s i s i e r e g u l a r n
t y p u N a C l .
R y s . 8 . F a z a [r ó d w z Bo w a z s i e c i r e g u l a r n t y p u A 1
Z w i z k i [r ó d w z Bo w e m o g m i e r ó w n i e | s i e c i w y w o d z c e
s i z s i e c i t y p u A 2 i A 3 l u b p r y m i t y w n e j s i e c i h e k s a g o n a l n e j .
S t o s o w a l n o [ r e g u B H ä g g a d o b r z e i l u s t r u j z w i z k i
c h r o m u , r C r = 0 , 1 2 8 n m . P i e r w s z z n i c h s p e Bn i a j a z o t k i
c h r o m u , n a t o m i a s t w g l i k i c h r o m u p o d l e g a j d r u g i e j
r e g u l e .
Z w i z e k S t r u k t u r a
C r 3 C 2 r o m b o w a
C r 2 N A 3
C r N A 3
W p r z y p a d k u w g l i k ó w c z s t o p o j a w i a j s i f a z y
o s k Ba d z i e M C 2 , k t ó r y c h s i e c i s z d e f o r m o w a n e
t e t r a g o n a l n i e , a p o z y c j e m i d z y w z Bo w e s o b s a d z o n e
p r z e z d w a a t o m y w g l a , t w o r z c y c h p a r C 2 :
R y s . 9 . S t r u k t u r a s i e c i w g l i k a o s k Ba d z i e M C 2
P r z y k Ba d e m z w i z k u o s t r u k t u r z e h e k s a g o n a l n e j j e s t
w g l i k w o l f r a m u , W C :
R y s . 7 . S t r u k t u r a h e g s a g o n a l n a w g l i k a w o l f r a m u W C
W p r z e c i w i e Ds t w i e d o w o d o r k ó w , a z o t k ó w i w g l i k ó w ,
b o r k i m e t a l i p r z e j [c i o w y c h z a z w y c z a j n i e s p e Bn i a j r e g u By
H ä g g a , d l a t e g o t w o r z w Ba s n e t y p y s t r u k t u r , M B , M 2 B ,
M B 2 , M B 4 , M B 6 i n i e k i e d y M B 1 2 , w k t ó r y c h a t o m y b o r u
t w o r z c h a r a k t e r y s t y c z n e u g r u p o w a n i a , n p . Ba Dc u c h y
( M B ) , w a r s t w y ( M B 2 ) l u b s i e c i t r ó j w y m i a r o w e ( M B 4 , M B 6
i M B 1 2 ) .
F a z y [r ó d w z Bo w e s d o s k o n a By m i p r z e w o d n i k a m i ,
n i e k i e d y i c h p r z e w o d n i c t w o , n p . T i B 2 i Z r B 2 , j e s t z n a c z n i e
w i k s z e n i | c z y s t e g o s k Ba d n i k a m e t a l i c z n e g o , a w b a r d z o
n i s k i c h t e m p e r a t u r a c h s t a j s i n a d p r z e w o d n i k a m i .
P o n a d t o , w g l i k i , a z o t k i i b o r k i t y t a n o w c ó w , w a n a d o w c ó w ,
i c h r o m o w c ó w s m a t e r i a Ba m i b a r d z o t w a r d y m i
o t w a r d o [c i ³ð 9 w s k a l i M o h s a . K r z e m k i w y m i e n i o n y c h
m e t a l i p r z e j [c i o w y c h s r ó w n i e | b a r d z o t w a r d e , a l e n i e
d o r ó w n u j p o d t y m w z g l d e m w g l i k o m , a z o t k o m l u b
b o r k o m . W s z y s t k i e w y m i e n i o n e z w i z k i [r ó d w z Bo w e m a j
b a r d z o w y s o k i e t e m p e r a t u r y t o p n i e n i a , s |a r o o d p o r n e ,
w y k a z u j b a r d z o d u | o d p o r n o [ n a k o r o z j
w y s o k o t e m p e r a t u r o w . N a d r o d z e s p i e k a n i a u z y s k u j e s i
z n i c h l i t e m a t e r i a By o c e n n y c h w Ba [c i w o [c i a c h
m e c h a n i c z n y c h i u |y t k o w y c h . Z t e g o p o w o d u w g l i k i ,
a z o t k i , b o r k i i k r z e m k i m e t a l i p r z e j [c i o w y c h m a j
p o d o b n e z n a c z e n i e p r a k t y c z n e j a k w g l i k k r z e m u , S i C ,
o r a z a z o t e k b o r u , B N .
W g l i k i
W g l i k i m e t a l i p r z e j [c i o w y c h s z n a n e o d d a w n a
i n a l e | d o n a j l e p i e j p o z n a n y c h z w i z k ó w [r ó d w z Bo w y c h .
W Ba [c i w o [c i f i z y c z n e n a j w a |n i e j s z y c h g o s p o d a r c z o
w g l i k ó w m e t a l i z e s t a w i o n o w t a b e l i 4 .
T a b e l a 4 . W Ba [c i w o [c i w g l i k ó w m e t a l i p r z e j [c i o w y c h
Z w i z e k G s t o [, g / c m 3 T e m p . t o p n i e n i a , o C S t r u k t u r a
N a C l
T i C 4 , 9 3 3 1 6 0
Z r C 6 , 7 3 3 5 3 2 N a C l
H f C 1 2 , 7 6 3 8 9 0 N a C l
V C 5 , 7 7 2 8 3 0 A 1
N b C 7 , 8 2 3 4 9 0 A 1
T a C 1 3 , 9 3 8 8 0 A 1
C r 3 C 2 6 . 6 5 1 8 9 0 R o m b o w a
M o 2 C 9 , 1 8 2 4 0 0 B r a k d a n y c h
M o C 2 6 9 2 B r a k d a n y c h
W 2 C 1 7 , 3 4 2 7 3 0 A 3
W C 1 5 , 7 0 2 6 3 0 H e k s a g o n a l n a
Z a s t o s o w a n i a w g l i k ó w
N a l e |y t u w s p o m n i e o w g l i k u b o r u , B 4 C , k t ó r y
o
w t e m p e r a t u r z e p o w y |e j 2 2 0 0 C m o |n a s p i e k a n a l i t y
m a t e r i a B. Z w g l i k a b o r u , z e w z g l d u n a d u |y p r z e k r ó j
c z y n n y b o r u n a w y c h w y t n e u t r o n ó w t e r m i c z n y c h ,
w y k o n u j e s i p r t y k o n t r o l n e w r e a k t o r a c h j d r o w y c h .
O b o k w g l i k a b o r u , d u |e z n a c z e n i e p r a k t y c z n e m a
w g l i k k r z e m u , S i C , k t ó r y z e w z g l d u n a d o b r e
p r z e w o d n i c t w o c i e p l n e , d u | |a r o o d p o r n o [ i o d p o r n o [
n a g w a Bt o w n e z m i a n y t e m p e r a t u r y , j e s t c e n i o n y m
m a t e r i a Be m c e r a m i c z n y m , n p . s t o s o w a n y m d o w y r o b u
t y g l i . P o n a d t o , S i C o d z n a c z a s i n i e z w y k B t w a r d o [c i ,
d l a t e g o j e s t s t o s o w a n y j a k o m a t e r i a B [c i e r n y i p o l e r s k i . S i C
j e s t p ó Bp r z e w o d n i k i e m s a m o i s t n y m i w p o s t a c i p r t ó w
s t o s u j e s i g o j a k o e l e m e n t g r z e j n y w e l e k t r y c z n y c h
p i e c a c h o p o r o w y c h , p r a c u j c y c h w t e m p e r a t u r z e 1 1 0 0 -
1 5 0 0 o C .
W g l i k t y t a n u j e s t n a j t w a r d s z y m w g l i k i e m
m e t a l i c z n y m , k t ó r y d o m i e s z k o w a n y s k a n d e m d o r ó w n u j e
t w a r d o [c i d i a m e n t o w i . T i C j e s t b a r d z o o d p o r n y n a
u t l e n i a n i e w w y s o k i c h t e m p e r a t u r a c h , d l a t e g o s t o s u j e s i
g o j a k o w y k Ba d z i n w k o m o r a c h s p a l a n i a s i l n i k ó w
o d r z u t o w y c h , g d z i e g a z y s p a l i n o w e m a j t e m p e r a t u r 9 0 0 -
1 1 0 0 o C .
W g l i k i c y r k o n u i h a f n u , Z r C i H f C , s t o s u j e s i j a k o
m a t e r i a By w t e c h n i c e j d r o w e j . J d r o w o c z y s t y Z r , t z n .
w o l n y o d d o m i e s z k i h a f n u , s t o s u j e s i j a k o o s Bo n
e l e m e n t ó w p a l i w o w y c h ( U C w z b o g a c o n y w U 2 3 5 ) . Z k o l e i
H f C , z e w z g l d u n a d u |y p r z e k r ó j c z y n n y h a f n u n a
w y c h w y t n e u t r o n ó w t e r m i c z n y c h , j e s t u |y w a n y j a k o
m a t e r i a B n a p r t y k o n t r o l n e w r e a k t o r a c h j d r o w y c h .
W g l i k i n i o b u i t a n t a l u , w c h o d z w s k Ba d f a z
m i e s z a n y c h t y p u ( T i , T a ) C , ( N b , T a ) C i ( T i , N b , T a , W ) C ,
s t o s o w a n y c h d o p r o d u k c j i n a r z d z i s k r a w a j c y c h , w i e r t e B,
i t p . , o r a z e l e m e n t ó w k o n s t r u k c y j n y c h m a s z y n i u r z d z e D
n a r a |o n y c h n a s i l n e t a r c i e i z u |y c i e w w y n i k u p r a c y
p o d d u |y m i o b c i |e n i a m i w p o d w y |s z o n y c h
t e m p e r a t u r a c h . T a C m a w y j t k o w o d u | o d p o r n o [
o
t e r m i c z n w t e m p e r a t u r a c h d o 3 0 0 0 C , p o n a d t o , j a k o
s k Ba d n i k w g l i k ó w m i e s z a n y c h n a d a j e w y k o n a n y m z n i c h
k s z t a Bt k o m z n a c z n w y t r z y m a Bo [ m e c h a n i c z n
i o d p o r n o [ n a u t l e n i a n i e
W g l i k w o l f r a m u , W C , j e s t j e d n y m z n a j w a |n i e j s z y c h
z w i z k ó w [r ó d w z Bo w y c h , p o n i e w a | o d z n a c z a s i w y s o k
t e m p e r a t u r t o p n i e n i a , d u | t w a r d o [c i i d o b r
o d p o r n o [c i t e r m i c z n , a j e d n o c z e [n i e w y k a z u j e z d o l n o [
t w o r z e n i a s t o p ó w i f a z m i e s z a n y c h z k o b a l t e m . S t o p y t e
m a j d u | t w a r d o [ i s p o w s z e c h n i e s t o s o w a n e d o
w y r o b u n a r z d z i s k r a w a j c y c h , w i e r t e B, t Bo c z n i k ó w ,
m a t r y c , i t p .
A z o t k i
T y
A z o t k i m e t a l i p r z e j [c i o w y c h m a j w Ba [c i w o [c i f i z y c z n e
p o d o b n e d o o d p o w i e d n i c h w g l i k ó w ( t a b e l a 5 ) .
T a b e l a 5 . W Ba [c i w o [c i f i z y c z n e a z o t k ó w n i e k t ó r y c h m e t a l i p r z e j [c i o w y c h
Z w i z e k G s t o [, g / c m 3 T e m p . t o p n i e n i a , o C S t r u k t u r a
T i N 5 , 4 3 N a C l
2 9 3 0
Z r N 7 , 0 9 2 9 6 0 N a C l
H f N 1 3 , 9 4 3 3 1 0 N a C l
V N 6 , 1 0 2 0 5 0
A 1
N b N 8 , 4 7 2 5 7 3 B r a k d a n y c h
T a N 1 4 , 3 6 3 0 9 0 B r a k d a n y c h
C r 2 N B r a k d a n y c h 1 8 9 5 A 3
C r N B r a k d a n y c h 1 5 0 0 A 3
D o o m a w i a n e j g r u p y z w i z k ó w m o |n a r ó w n i e |
z a l i c z y a z o t e k b o r u , B N , o r a z a z o t e k k r z e m u , S i 3 N 4 , k t ó r e
w y k a z u j p o d o b i e Ds t w o p o d s t a w o w y c h w Ba [c i w o [c i
f i z y c z n y c h d o t y p o w y c h f a z s r ó d w z Bo w y c h , j a k i m i s
a z o t k i m e t a l i p r z e j [c i o w y c h . W s z y s t k i e z w i z k i s b o w i e m
b a r d z o t w a r d e i t o p i s i n a o g ó B w w y s o k i c h l u b b a r d z o
w y s o k i c h t e m p e r a t u r a c h . A z o t k i m e t a l i p r z e j [c i o w y c h
b a r d z o d o b r z e p r z e w o d z p r d e l e k t r y c z n y . A z o t k i
m o l i b d e n u i w o l f r a m u s s t o s u n k o w o n i e t r w a Be , p o n i e w a |
r o z k Ba d a j s i w t e m p e r a t u r z e p o n i |e j 8 0 0 o C .
J a k o t w o r z y w a s p e c j a l n e a z o t k i o d g r y w a j m n i e j s z
r o l n i | o m a w i a n e w c z e [n i e j w g l i k i . T y m n i e m n i e j w a r t o
o d n o t o w a , |e p r a s o w a n e n a g o r c o p ó Bp r o d u k t y z a z o t k u
b o r u s m n i e j k r u c h e n i | m a t e r i a By c e r a m i c z n e , d l a t e g o
m o |n a j e o b r a b i a m e c h a n i c z n i e , n p . n a w i e r c a l u b
s k r a w a . C e n n c e c h t y g l i z e s p i e k a n e g o a z o t k u k r z e m u
j e s t b r a k z w i l |a l n o [c i i c h w e w n t r z n e j p o w i e r z c h n i p r z e z
s t o p i o n y k r z e m l u b g e r m a n , s t d z a s t o s o w a n i e i c h w
p r o c e s a c h t o p i e n i a s t r e f o w e g o o b y d w u t y c h p i e r w i a s t k ó w .
I n n e z a l e t y S i 3 N 4 t o m a Ba g s t o [ ( 3 , 1 8 g / c m 3 ) i d u |a
o d p o r n o [ c h e m i c z n a n a d z i a Ba n i e k w a s ó w . K o l e j n a c e c h a
t o o d p o r n o [ n a g w a Bt o w n e z m i a n y t e m p e r a t u r y i t r w a Bo [
o
t e r m i c z n a a | d o 2 0 0 0 C , s t d a z o t e k k r z e m u n a d a j e s i
n a w y k Ba d z i n w k o m o r a c h s p a l a n i a s i l n i k ó w i t u r b i n
g a z o w y c h .
A z o t e k t y t a n u , T i N , j e s t b a r d z o t w a r d y m m a t e r i a Be m
s t o s o w a n y m d o w y r o b u w i e r t e B i n a r z d z i s k r a w a j c y c h .
A z o t k i c y r k o n u i n i o b u , Z r N , N b N , c e c h u j e z n a k o m i t a
o g n i o t r w a Bo [ i d u |a o d p o r n o [ n a s t o p i o n e m e t a l e
i i c h p a r y o r a z k o r o z j g a z o w , s t d o b y d w a z w i z k i
n a d a j s i n a w y k Ba d z i n y k o m ó r s p a l a n i a s i l n i k ó w i t u r b i n
i d y s z w s i l n i k a c h r a k i e t o w y c h . W n i s k i c h t e m p e r a t u r a c h
a z o t k i c y r k o n u i n i o b u s n a d p r z e w o d n i k a m i .
R y s . 8 . Zw i d e r p o k r y t y a z o t k i e m t y t a n u T i N
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