Типы связей в металлах и неметаллах.

2013

Данное учебное пособие разработано на основе Федерального Государственного образовательного стандарта среднего профессионального образования по специальности 190631 Техническое обслуживание и ремонт автомобильного транспорта и Федерального Государственного образовательного стандарта начального профессионального образования по профессиям 190629.07 Машинист крана (крановщик) и профессии 190631.01 Автомеханик.

Пособие содержит основные сведения о материалах, применяемых в машиностроении и автомобильных эксплуатационных материалах используемых при эксплуатации автомобильного транспорта. В учебном пособии рассмотрены структура, физические, химические, механические и технологические свойства металлов, изложены методы их определения, а также частично отображены вопросы производства черных металлов (сплавов). Описаны неметаллические материалы (пластмассы, древесина, лакокрасочные материалы и др.). Кратко рассмотрены некоторые методы обработки материалов.

В пособии изложены свойства и показатели качества автомобильных эксплуатационных материалов применяемых при обслуживании автомобилей: бензинов, дизельных и газовых топлив, масел и других эксплуатационных жидкостей.

Учебное пособие может быть использовано как для обучающихся системы НПО, так и для студентов СПО, так как рассмотренные вопросы соответствуют Федеральному Государственному образовательному стандарту, а также для обучающихся по профессиям связанным обработкой материалов.

Введение

Материаловедение – наука о связях между составом, строением и свойствами материалов и закономерностях их изменений при внешних физико-химических воздействиях.

Материалы – это исходные вещества для производства продукции и вспомогательные вещества для проведения производственных процессов.

Все материалы по химической основе делятся на две группы – металлические и неметаллические. К металлическим материалам относятся металлы и их сплавы. Металлы составляют около 80% всех известных химических элементов.

Металлические материалы делятся на черные и цветные. К черным относятся железо и сплавы на его основе – стали и чугуны. Все остальные металлы относятся к цветным.

Кроме металлических материалов, в промышленности значительное место занимают различные неметаллические материалы – пластмассы, резина, керамика и др.

Строение и свойства металлов.

Металлы – это твердые при комнатной температуре вещества (за исключением ртути), с металлическим блеском, высокой тепло- и электропроводностью.

Твердые вещества по взаимному расположению атомов делятся на аморфные и кристаллические (Рис.1.).

Аморфными называют твердые вещества, атомы которых располагаются в пространстве хаотично. К таким веществам относят стекло, смолу, канифоль и др.

Кристаллическими называют твердые вещества, в которых атомы расположены в пространстве в строго определенном порядке.

Рис. 1. Строение кристаллического (1) и аморфного (2) вещества.

Типы связей в металлах и неметаллах.

Внутренняя связность вещества – это результат сил взаимодействия между составляющими его частицами, которые могут взаимно притягиваться или отталкиваться.

Возникновение и величина сил взаимодействия между частицами, образующими вещество, зависят от типа их связей.

Различают четыре основных типа связи: 1) ионная, 2) ковалентная, 3) металлическая, 4) межмолекулярная.

Ионная связь возникает между такими атомами, у одного из которых на внешней оболочке содержится мало электронов, а у другого она почти заполнена.

Ковалентная связь возникает, когда соседние атомы, стремясь заполнить свои внешние оболочки, объединяют требуемые для этого электроны.

Если на внешней оболочке меньше четырех электронов – что типично для металлов, - то все внешние электроны атомов внутри структурной единицы вещества образуют так называемый электронный газ, при этом каждый электрон свободно движется между атомными остовами и не принадлежит ни отдельному атому, ни какой либо малой группе их. Такая связь, называемая металлической, обусловлена взаимодействием между отрицательно заряженным электронным газом и положительно заряженными ионами – остовами атомов. Наличие металлической связи объясняет характерные свойства металлов. Благодаря свободным электронам при пластической деформации связь между ионами не нарушается и разрушения не происходит, что объясняет высокую пластичность металлов. Наличие свободных электронов обуславливает высокую электро- и теплопроводность металлов. С понижением температуры ослабляются тепловые колебания ионов, что повышает электропроводность и в ряде случаев приводит к явлению сверхпроводимости при температурах, близких к абсолютному нулю. Характерный металлический блеск объясняется взаимодействием световых волн со свободными электронами.

Межмолекулярная связь обусловлена силами, которые называют силами Ван-дер-Ваальса. Их природа пока недостаточно ясна.