- Назовите четыре основных вида химической связи.
- Металлическая, обусловленная большой концентрацией свободных электронов, образующих «электронный газ», в котором на определенных расстояниях друг от друга (в узлах кристаллической решетки) удерживаются положительные ионы. Примеры материалов: металлы, сплавы.
- Ковалентная, обусловленная «обобществлением» электронов двумя или несколькими атомами. Примеры материалов: водород¸ хлор, алмаз.
- Ионная, обусловленная передачей валентных электронов одного атома другому и образованием вследствие этого положительного и отрицательного ионов, взаимоудерживаемых электростатическими силами. Примеры материалов: поваренная соль, щелочи, кислоты.
- Межмолекулярная (Ван-дер-Ваальса), определяемая взаимодействием поляризованных молекул или мгновенных молекулярных диполей. Примеры материалов: сжиженные газы, полимеры.
Кроме этого существует большое число разновидностей и промежуточных видов связи, обладающих признаками двух или более из указанных. Пример: «водородная связь»,объясняемая слабой связью между протоном и электроном в атоме водорода, в результате чего электрон смещается к близко расположенному электроотрицательному (с большим сродством к электрону) атому (например, кислороду). Следствием является связь атомов и молекул между собой. Примеры материалов: вода.
|
|
- Что такое «энергия связи»?
Наиболее общей характеристикой взаимодействия (связи) является энергия связи, равная работе, необходимой для разрыва этой связи и разнесения взаимодействующих частиц на такое расстояние, при котором их взаимодействием можно пренебречь.
Ориентировочные значения энергии связи для:
металлической связи …………………….……..(1…4)105 Дж/моль
ковалентной связи ……………………………………..10 6 Дж/моль,
ионной связи ………………………………………….. 10 6 Дж/моль,
межмолекулярной связи …………………………..…..10 3 Дж/моль.
- Увяжите свойства материала с видом химической связи.
При металлической связи большое число и «обобществленность» свободных электронов обусловливают высокую электропроводность и теплопроводность металлов, отражение ими электромагнитного поля (блеск и непрозрачность), пластичность.
При ковалентной связи наблюдается, как правило, большая механическая прочность материалов (алмаз).
Материалы с ионной связью хорошо растворяются в воде, молекулы которой полярны, и, взаимодействуя с ионами, разделяют их (сольватация).
Межмолекулярные (Ван-дер-Ваальса) связи проявляются в слабой механической прочности, отсутствии определенной температуры плавления, сложности и многообразия строения материала.
|
|
- Какие виды строения твердых тел Вы знаете?
Аморфное – характеризуется наличием ближнего и отсутствием дальнего порядков в строении, изотропией свойств и отсутствием точки плавления.
Кристаллическое – характеризуется периодической повторяемостью строения в трех измерениях (многомерный дальний порядок), наличием точки плавления и (в большинстве случаев) анизотропией свойств.
Полимерное – характеризуется большой молекулярной массой, одномерным дальним порядком (ориентированное состояние), способностью к большим, длительно развивающимся обратимым деформациям, отсутствием точки плавления.
- Назовите основные дефекты в строении кристаллических тел.
Дефектом называется отклонение от идеального периодического строения кристаллического тела. Дефекты подразделяются на 4 группы:
Точечные: вакансии, замещенные атомы, междоузлия, центры окраски (комбинация вакансии с электроном проводимости или дыркой).
Линейные – дислокации (линейный набор точечных дефектов), которые могут являться местом скопления примесей.
Поверхностные – границы между разориентированными участками кристаллов, доменов. Часто – это ряды и сетки дислокаций.
Объемные – скопление вакансий, образующее поры и каналы, скопление выделений из пересыщенного расплава, скопление посторонних включений.
- Определите роль дефектов кристаллической решётки в формировании свойств материала.
Дефекты в кристаллах вызывают упругие искажения структуры и внутренние механические напряжения, изменяют электромагнитные свойства, механические параметры, оказывают влияние на тепловые характеристики.
- Что такое композиционный материал, и какие Вы можете назвать примеры композиционных материалов?
Композиционным материалом называется материал, состоящий из двух или более компонентов, химически не связанных между собой, но в итоге изменяющих параметры материала в целом по сравнению с параметрами каждого из компонентов.
Примеры: бетон, текстолит, гетинакс, эком, бетэл, вилит, резина, стеклопластик, некоторые материалы для электрических контактов, магнитодиэлектрики и др.
- Назовите две модели проводимости композиционных материалов.
Матричная модель, содержащая два компонента: матрицу, которая обеспечивает непрерывную проводимость по всему объему материала, и наполнитель, дискретно заполняющий объем материала, не занятый матрицей.
Статистическая смесь – модель материала, два компонента которого в отношении структуры проводимости равноправны.
Примечание: термин «проводимость» является обобщенным наименованием таких свойств материала как электропроводность, диэлектрическая проницаемость, теплопроводность и т.п.