Konsep dan contoh struktur bahan

The struktur bahan Ini adalah cara di mana komponen mereka dikaitkan dan ditunjukkan pada skala pemerhatian yang berbeza. Fahami oleh atom komponen, molekul, ion, rantai, pesawat, kristal, bijirin kristal, antara set zarah lain. Dan sebaliknya, berkaitan dengan skala pemerhatian, kami merujuk kepada nano, mikro dan makrostrukturas.

Bergantung pada jenis ikatan kimia yang terdapat dalam struktur bahan, sifat mekanikal, kimia, optik, haba, elektrik, atau kuantum yang berbeza. Sekiranya pautannya ionik, bahan akan menjadi ionik. Sementara itu, jika pautan itu logam, bahan akan menjadi logam.

Kayu, sebagai contoh, adalah bahan polimer dan berserabut, kerana ia diperbuat daripada polysaccharides selulosa. Interaksi yang berkesan antara rantai selulosa mereka menentukan badan yang keras, mampu membentuk, memotong, mencelupkan, menggilap, chisely.

Adalah perlu bahawa bahan adalah perkara yang memenuhi tujuan dalam kehidupan atau dalam sejarah manusia. Mengetahui strukturnya, bahan baru dengan sifat yang dioptimumkan untuk aplikasi tertentu, sama ada perindustrian, rumah, artistik, pengiraan atau metalurgi.

[TOC]

Struktur bahan logam

Bahan logam meliputi semua logam dan aloi mereka. Struktur mereka terdiri daripada atom yang sangat padat di sisi lain atau di atas yang lain, berikutan perintah berkala. Oleh itu, dikatakan bahawa mereka terdiri daripada kristal logam, yang tetap tetap dan kohesif terima kasih kepada pautan logam yang ada di antara semua atomnya.

Antara struktur kristal yang paling biasa untuk logam adalah padu yang berpusat di dalam badan (BCC), kubik berpusat pada wajah (FCC), dan heksagon padat (HCP), yang paling padat. Banyak logam, seperti besi, perak, kromium atau berilium, dicirikan dengan memberikan setiap tiga struktur ini.

Boleh melayani anda: volatilisasi

Walau bagaimanapun, keterangan seperti itu tidak mencukupi untuk menggambarkannya sebagai bahan.

Kristal logam boleh menggunakan lebih daripada satu atau saiz. Oleh itu, dalam logam yang sama lebih daripada satu akan diperhatikan. Malah, akan ada banyak daripada mereka, yang lebih dikenali dengan istilah bijirin kristal.

Jarak yang memisahkan bijirin antara satu sama lain dikenali sebagai had tepi atau bijirin dan, bersama -sama dengan kecacatan kristal, salah satu faktor yang paling menentukan dalam sifat mekanikal logam.

Struktur bahan seramik

Sfera zirkonium dioksida, bahan seramik baru. Sumber: Lucasbosch, Wikimedia Commons

Sebilangan besar bahan boleh digambarkan seperti di bahagian sebelumnya, iaitu, bergantung kepada kristal, bilangan, saiz atau bentuk mereka. Apa yang berbeza -beza dalam hal bahan seramik, komponen mereka tidak hanya terdiri daripada atom, tetapi ion, sering terletak di pangkalan silikat amorf.

Oleh itu, seramik cenderung menjadi bahan semikristalin atau sepenuhnya kristal apabila silikon dioksida tidak hadir. Dalam struktur mereka, ikatan ionik dan kovalen mendominasi, menjadi ionik yang paling penting. Umumnya, seramik adalah bahan polyristal; iaitu, mereka terdiri daripada banyak kristal kecil.

Seramik adalah bahan komposisi yang sangat berubah -ubah. Sebagai contoh, karbida, nituro dan fosfuro dianggap seramik, dan dalam struktur mereka terdiri daripada rangkaian tiga dimensi ikatan kovalen ditadbir. Ini memberi mereka harta menjadi bahan rintangan terma yang sangat keras dan tinggi.

Seramik vitreous, kerana mempunyai asas silikon dioksida, dianggap amorf. Oleh itu, struktur mereka tidak kemas. Sementara itu, terdapat seramik kristal, seperti aluminium, magnesium dan zirkonium oksida, yang strukturnya terdiri daripada ion bersatu oleh ikatan ionik.

Boleh melayani anda: ejen pengoksidaan: konsep, contoh terkuat,

Struktur bahan kristal

Struktur kristal natrium klorida, NaCl, sebatian ionik biasa. Sfera ungu mewakili natrium kation, Na +, dan sfera hijau mewakili anion klorida, Cl.

Bahan kristal mengintegrasikan keluarga besar bahan. Contohnya, logam dan seramik diklasifikasikan sebagai bahan kristal. Bahan -bahan kristal yang ketat, semua strukturnya diperintahkan, tanpa mengira bahawa mereka terdiri daripada ion, atom, molekul atau makromolekul.

Semua garam dan sebahagian besar mineral memasuki klasifikasi ini. Contohnya, batu kapur.

Kristal gula, sebaliknya, diperbuat daripada molekul sukrosa. Oleh kerana gula itu bukan bahan, kecuali istana, perumahan, perabot atau kerusi gula dibina. Jadi gula akan menjadi bahan kristal. Penalaran yang sama berlaku untuk semua pepejal molekul lain, termasuk ais.

Struktur bahan ferus

Austenita, memerintahkan atom karbon dan besi. Sumber: Wikimedia Commons

Bahan ferus adalah semua yang terdiri daripada besi dan aloi mereka dengan karbon. Oleh itu, keluli dikira sebagai bahan ferus. Strukturnya, seperti logam, berdasarkan kristal logam.

Walau bagaimanapun, interaksi agak berbeza, kerana atom besi dan karbon adalah sebahagian daripada kristal, jadi anda tidak boleh bercakap tentang hubungan logam antara kedua -dua elemen tersebut.

Contoh lain

Nanomaterials

Nanotube karbon. Sumber: Wikimedia Commons

Banyak nanomaterials, seperti bahan yang telah dibincangkan, juga digambarkan bergantung pada nanocrystals mereka. Walau bagaimanapun, ini termasuk unit struktur lain yang lebih unik, terdiri daripada kurang atom.

Boleh melayani anda: kumpulan fosfat

Sebagai contoh, struktur nanomaterial boleh digambarkan oleh atom atau molekul yang diperintahkan dalam bentuk sfera, salah, tiub, rancangan, cincin, pinggan, kiub, dll., yang mungkin atau mungkin tidak menjana nanocrystals.

Walaupun dalam semua struktur nano ini, ikatan ionik mungkin hadir, seperti nanopartikel oksida yang tak terhitung jumlahnya, ikatan kovalen lebih biasa, bertanggungjawab untuk menyediakan sudut pemisahan yang diperlukan antara atom.

Bahan polimer

Struktur kimia polietilena

Struktur bahan polimer kebanyakannya amorf. Ini kerana polimer mereka yang mematuhi adalah makromolekul yang tidak dapat diarahkan secara berkala atau berulang -ulang.

Walau bagaimanapun, dalam polimer mungkin terdapat kawasan yang agak diperintahkan, jadi ada yang dianggap semikristalinos. Sebagai contoh, polietilena ketumpatan tinggi, poliuretana dan polipropilena dianggap polimer semikristalin.

Bahan hierarki

Bahan hierarki adalah penting dan menyokong badan hidup. Sains bahan secara tidak sengaja didedikasikan untuk meniru bahan, tetapi menggunakan komponen lain. Strukturnya "dilucutkan dilucutkan", bermula dengan bahagian terkecil ke yang terbesar, yang akan menjadi sokongan.

Sebagai contoh, pepejal yang terdiri daripada beberapa lapisan ketebalan yang berbeza, atau yang mempunyai rongga tiub dan sepusat yang diduduki oleh atom, akan dianggap sebagai struktur hierarki.

Rujukan

1. Shiver & Atkins. (2008). Kimia bukan organik. (Edisi Keempat). MC Graw Hill.
2. Wikipedia. (2020). Sains Bahan. Diperoleh dari: dalam.Wikipedia.org
3. Marc Ander Meyers dan Krishan Kumar Chawla. (s.F.). Bahan: Struktur, sifat, dan prestasi. [Pdf]. Cambridge University Press. Pulih dari: aset.Cambridge.org
4. Universiti Washington. (s.F.). Logam: Struktur logam. Pulih dari: depts.Washington.Edu
5. Universiti Tennessee. (s.F.). Bab 13: Struktur dan Sifat Seramik. [Pdf]. Diperolehi dari: web.utk.Edu