Krystalové mřížky. Typy krystalových mřížek

Obličejově centrovaná krychlová buňka související s krychlovým systémem; Viz také: článek elektrolytický článek centrovaný čelem ...

Buňka- : Viz také: elektrolytický článek čelově centrovaný článek centrovaný na základně ... Encyklopedický slovník hutnictví

KUBICKÁ BUŇKA ZAMĚŘENÁ NA OBLIČEJ- jeden ze 14 druhů roštů Bravais. Vyznačuje se uspořádáním uzlů ve vrcholech a ve středech všech ploch krychle. Geologický slovník: ve 2 svazcích. M.: Nedra. Editoval K. N. Paffengolts a kol. 1978 ... Geologická encyklopedie

krychlový systém- krystalografická syngonie, která je charakterizována poměrem mezi rohy a okraji základní buňky krystalu: a = b = c, α = β = γ = 90º. Je rozdělena do 5 tříd (skupiny bodové symetrie). * * * KUBICKÁ SYNGONIE KUBICKÁ… … encyklopedický slovník

krychlová mřížka (K6)- krystalová mřížka, jejíž elementární buňka patří do kubické syngonie; Viz také: Příhradová triklinická příhradová tetragonální příhradová prostorová mřížka … Encyklopedický slovník hutnictví

Kubický systém

Krychlová plošně centrovaná mřížka- V krystalografii je kubický systém jednou ze sedmi syngonií. Jednotková buňka kubického krystalu je určena třemi vektory stejné délky, které jsou na sebe kolmé. V kubické syngonii existují tři typy Bravaisových mřížek: ... ... Wikipedie

Kubická mřížka- V krystalografii je kubický systém jednou ze sedmi syngonií. Jednotková buňka kubického krystalu je určena třemi vektory stejné délky, které jsou na sebe kolmé. V kubické syngonii existují tři typy Bravaisových mřížek: ... ... Wikipedie

elektrolytický článek- nádoba s elektrolytem, vybavená elektrodami, ve které se realizují elektrochemické reakce; hlavní konstrukční prvek průmyslových elektrolyzérů. Konstrukce elektrolytických článků jsou extrémně rozmanité. V… … Encyklopedický slovník hutnictví

obličejově centrovaná buňka- elementární buňka krystalu ve tvaru rovnoběžnostěnu, v jehož středu každé plochy je další atom, který je stejného typu jako atomy v jeho vrcholech; Viz také: elektrolytický článek... Encyklopedický slovník hutnictví

molekulární krystaly. Neutrální molekuly látky jsou umístěny v uzlech krystalové mřížky, interakční síly mezi nimi jsou způsobeny mírným vzájemným posunem elektronů v elektronových obalech atomů. Tyto síly se nazývají van der Waalsovy síly, protože jsou stejné povahy jako síly přitažlivosti mezi molekulami, což vede k odchylce plynů od ideálu. Molekulární krystaly jsou např. většina organických sloučenin (parafín, alkohol, kaučuk atd.), inertní plyny (Ne, Ar, Kr, Xe) a plyny CO 2, oh 2, N2 v pevném stavu, led, stejně jako krystaly bromu Br 2, jodu 1 2 . Van der Waalsovy síly jsou spíše slabé, takže molekulární krystaly se snadno deformují.

U některých pevných látek může docházet k několika typům komunikace současně. Příkladem je grafit (šestihranná mřížka). Grafitová mřížka (obr. 105) se skládá z řady rovnoběžných rovin, ve kterých jsou atomy uhlíku umístěny ve vrcholech pravidelných šestiúhelníků. Vzdálenost mezi rovinami je více než dvojnásobkem vzdálenosti mezi atomy šestiúhelníku. Ploché vrstvy jsou navzájem spojeny van der Waalsovými silami. Uvnitř vrstvy tři valenční elektrony každého atomu uhlíku tvoří kovalentní vazbu se sousedními atomy uhlíku a čtvrtý elektron, který zůstává „volný“, je kolektivizován, ale ne v celé mřížce, jako je tomu v případě kovů, ale uvnitř jedné vrstva. V tomto případě se tedy provádějí tři typy komunikace: homeopolární a metalická - ve stejné vrstvě; van der Waals - mezi vrstvami. To vysvětluje měkkost grafitu, protože jeho sloni mohou vůči sobě klouzat.

Rozdíl ve struktuře krystalových mřížek dvou druhů uhlíku – grafitu a diamantu – vysvětluje rozdíl v jejich fyzikálních vlastnostech: měkkost grafitu a tvrdost diamantu; grafit je vodič elektřiny, diamant je dielektrikum (bez volných elektronů) atd.

Uspořádání atomů v krystalech je také charakterizováno koordinačním číslem - počtem nejbližších sousedních atomů stejného typu s daným atomem v krystalové mřížce nebo molekul v molekulárních krystalech. Pro obrázek modelky

Tvorba krystalických struktur z atomů a iontů využívá systém hustého balení kuliček. Uvážíme-li nejjednodušší případ hustého uložení kuliček o stejném poloměru na rovině, dojdeme ke dvěma způsobům jejich uspořádání (obr. 106, a, b). Správné balení je hustší, protože při stejném počtu kuliček je plocha kosočtverce se stranou rovnou straně čtverce menší než plocha čtverce. Jak je vidět z obrázku, rozdíl v balíčcích je zmenšen na rozdíl v koordinačních číslech: v levém balíčku je koordinační číslo 4, v pravém - b, t. čím hustší je obal, tím větší je koordinační číslo.

Uvažujme, za jakých podmínek může husté uspořádání koulí v prostoru odpovídat té či oné krystalové struktuře uvedené výše. Začneme budovat mříž z vrstvy kuliček znázorněných na obr. 106 6. Pro zjednodušení dalšího uvažování promítneme středy kuliček na rovinu, na které leží, označíme je bílými kroužky (obr. 107). Na stejnou rovinu promítneme středy mezer mezi kuličkami, které jsou naznačeny na Obr. 107 s černými kruhy a křížky. Jakákoli těsně zabalená vrstva bude nazývána vrstvou A pokud středy jeho koulí jsou umístěny nad šedými kruhy, vrstvou V- pokud přes červené kruhy, vrstvěte Z- pokud výše křížky. Nad vrstvou ALE položíme druhou těsně sbalenou vrstvu tak, aby každá kulička této vrstvy ležela na třech kuličkách první vrstvy. To lze provést dvěma způsoby: vzít to jako druhou vrstvu, popř V, nebo Z. Třetí vrstva "může být opět stohována dvěma způsoby a tak dále. Těsné balení lze tedy popsat jako sekvenci ABWAS..., v nichž vrstvy označené stejnými písmeny nemohou stát vedle sebe.

Z mnoha možných kombinací v krystalografii jsou skutečně důležité dva typy balení: 1) dvouvrstvé balení ABABAB...- šestiúhelníková uzavřená struktura (obr. 108); 2) třívrstvé balení ABC...- krychlová plošně centrovaná struktura (obr. 109). V obou mřížkách je koordinační číslo 12 a hustota balení je stejná – atomy zabírají 74 % celkového objemu krystalu. Koordinační číslo odpovídající kubické těleso centrované mřížce je 8, diamantové mřížce (viz obr. 104) je 4.

Kromě dvou a třívrstvých balíčků je možné sestavit vícevrstvé balíčky s dlouhou dobou opakování stejných vrstev, např. AVSVASAVSVASS...- šestivrstvé balení. Existuje modifikace karbidu SiC s periodou opakování 6, 15 a 243 vrstev.

Pokud je krystal postaven z atomů různých prvků, pak může být reprezentován jako hustá shluk kuliček různých velikostí. Na Obr. 110 ukazuje modelový obrázek krystalu soli. Velké ionty chloru (r = 181 pm) tvoří hustou třívrstvou náplň, ve které jsou velké dutiny vyplněny menšími.

velikost s ionty sodíku (r = 98 pm). Každý iont Na je obklopen šesti ionty O a naopak každý iont C1 je obklopen šesti ionty Na.

Vady v krystalech

Ideální krystalové struktury uvažované v § 71 existují pouze ve velmi malých objemech skutečných krystalů, ve kterých jsou vždy odchylky od uspořádaného uspořádání částic v místech mřížky, nazývané mřížkové defekty. Vady se dělí na makroskopické, vznikající v procesu tvorby a růstu krystalů (například praskliny, póry, cizí makroskopické vměstky), a makroskopické, vznikající v důsledku mikroskopických odchylek od periodicity.

Mikrodefekty se dělí na bodové a lineární. Bodové defekty jsou tří typů: 1) vakance - nepřítomnost atomu v místě krystalové mřížky (obr. 111, ale); 2) intersticiální atom - atom; vložené do intersticiálního prostoru (obr. 111, 6); 3) atom nečistoty - atom nečistoty, nebo substituční atom hlavní látky v krystalové mřížce (substituční nečistota, obr. 111, v), nebo zapuštěné do intersticiálního prostoru (příměs introdukce, obr. 111, b; pouze v mezerách je místo atomu hlavní látky atom nečistoty). Bodové defekty porušují pouze řád krátkého dosahu v krystalech, aniž by ovlivnily řád dlouhého dosahu - to je jejich charakteristický rys.

Lineární vady narušují řád na dlouhé vzdálenosti. Jak vyplývá z experimentů, mechanické vlastnosti krystalů jsou z velké části určovány defekty speciálního typu - dislokacemi. Dislokace jsou lineární defekty, které narušují správné střídání atomových rovin.

Dislokace jsou hranové a šroubové. Pokud se jedna z atomových rovin odlomí uvnitř krystalu, pak okraj této roviny tvoří okrajovou dislokaci (obr. 112, ale). V případě šroubové dislokace (obr. 112, b) se žádná z atomových rovin uvnitř krystalu neodlomí a samotné roviny jsou pouze přibližně rovnoběžné a blízko sebe, takže krystal se ve skutečnosti skládá z jedné atomová rovina, zakřivená podél spirálové plochy.

Hustota dislokací (počet dislokací na jednotku plochy povrchu krystalu) pro dokonalé monokrystaly je 10 2 -10 3 cm -2, pro deformované krystaly - 10 10 -10 12 cm - 2 . Dislokace se nikdy neodlamují, buď vystupují na povrch, nebo se větví, takže ve skutečném krystalu vznikají ploché nebo prostorové sítě dislokací. Dislokace a jejich pohyb lze pozorovat jak pomocí elektronového mikroskopu, tak i metodou selektivního leptání - v místech, kde dislokace vystupují na povrch, vznikají leptací jamky (intenzivní destrukce krystalu působením činidla), které „projevují“ dislokace.

Všechny kovy v pevném stavu mají krystalickou strukturu. Atomy v pevném kovu jsou uspořádané a tvoří krystalové mřížky (obr. 1).

Rýže. Obr. 1. Schémata krystalových mřížek: a – tělesně centrovaný krychlový; b - na obličej; c - šestihranné těsně uzavřené

Krystalová buňka představuje nejmenší objem krystalu, který poskytuje úplný obraz o atomové struktuře kovu, a nazývá se základní buňka.

Kovy jsou charakterizovány krystalovými mřížkami tří typů: kubické tělo-centrované (bcc), ve kterých jsou atomy umístěny ve vrcholech základní buňky a jeden v jejím středu; krychlový tvar na střed (fcc), ve kterém jsou atomy umístěny ve vrcholech základní buňky a ve středech jejích ploch; hexagonal close-packed (hcp), což je šestihranný hranol, ve kterém jsou atomy uspořádány do tří vrstev.

Vlastnosti materiálu závisí na typu krystalové mřížky a parametrech, které ji charakterizují:

1) meziatomová vzdálenost, měřeno v angstromech 1°=10 -8 cm

2) hustota balení ( mřížový základ je počet částic na jednotkovou buňku). Krychlová jednoduchá - B1, bcc - B2, fcc - B4, hcp - B6.

3) koordinační číslo(KN) - maximální počet atomů ve stejné vzdálenosti a umístěných v nejbližší vzdálenosti od atomu braný jako referenční bod. Krychlový jednoduchý - KN=6, BCC - KN=8, FCC - KN=12, HPU - KN=12.

Vlastnosti materiálu definované ve směru přední roviny a diagonální roviny jsou odlišné – tento jev se nazývá anizotropie, tedy nerovnoměrné vlastnosti v různých směrech. Tuto vlastnost mají všechny kovové materiály. Amorfní tělesa mají vlastnost izotropie, tj. mají stejné vlastnosti ve všech směrech.

Krystalové mřížky mohou mít různé strukturální nedokonalosti, které výrazně mění vlastnosti materiálu. Skutečný monokrystal má vždy volný (vnější) povrch, na kterém již vlivem povrchového napětí dochází k deformaci mřížky.

Poruchy vnitřní konstrukce dělíme na bodové, lineární a plošné.

Mezi bodové defekty patří vakance (kdy jednotlivá místa krystalové mřížky nejsou obsazena atomy); dislokované atomy (pokud jsou jednotlivé atomy v mezerách) nebo atomy nečistot, jejichž počet je velmi velký i v čistých kovech. V blízkosti takových defektů bude mřížka pružně deformována ve vzdálenosti jedné nebo dvou period (obr. 2a).

Rýže. 2. Vady v krystalové mřížce: bod; b - lineární; c - rovinný

Lineární vady jsou malé ve dvou rozměrech a poměrně velké ve třetím. Mezi takové defekty patří posunutí atomových rovin nebo dislokace a řetězce vakancí (obr. 2b). Nejdůležitější vlastností takových defektů je jejich pohyblivost uvnitř krystalu a aktivní interakce mezi sebou a s jinými defekty.

Změna krystalové mřížky materiálu je možná pod vlivem vnějších faktorů, jmenovitě teploty a tlaku. Některé kovy v pevném stavu v různých teplotních rozmezích získávají různé krystalové mřížky, což vždy vede ke změně jejich fyzikálně-chemických vlastností.

Existence stejného kovu v několika krystalických formách se nazývá polymorfismus. Teplota, při které dochází ke změně krystalové mřížky, se nazývá teplota polymorfní přeměny. Na tomto jevu jsou založeny všechny procesy tepelného zpracování. Polymorfní modifikace se označují řeckými písmeny (a, b, g a další, která se přidávají jako index k symbolu prvku).

Jedním z nejběžnějších materiálů, se kterým lidé vždy raději pracovali, byl kov. V každé době byly preferovány různé druhy těchto úžasných látek. Takže IV-III tisíciletí před naším letopočtem jsou považovány za věk Chalkolitu neboli mědi. Později je nahrazen bronzem a poté vstoupí v platnost ten, který je stále aktuální - železo.

Dnes je obecně obtížné si představit, že se kdysi bez kovových výrobků obešlo, protože téměř vše, od domácích potřeb, lékařských nástrojů a konče těžkým a lehkým vybavením, se skládá z tohoto materiálu nebo z něj obsahuje samostatné části. Proč si kovy dokázaly získat takovou oblibu? Jaké jsou funkce a jak je to vlastní jejich struktuře, zkusme to zjistit dále.

Obecné pojetí kovů

"Chemie. Třída 9" je učebnice, kterou používají školáci. Právě v něm se podrobně studují kovy. Úvahám o jejich fyzikálních a chemických vlastnostech je věnována velká kapitola, protože jejich rozmanitost je mimořádně velká.

Od tohoto věku se doporučuje dát dětem představu o těchto atomech a jejich vlastnostech, protože dospívající již mohou plně ocenit hodnotu těchto znalostí. Dokonale vidí, že rozmanitost předmětů, strojů a dalších věcí, které je obklopují, je založena pouze na kovové povaze.

co je kov? Z hlediska chemie je obvyklé označovat tyto atomy ty, které mají:

malý na vnější úrovni;
vykazují silné regenerační vlastnosti;
mají velký atomový poloměr;
jak jednoduché látky mají řadu specifických fyzikálních vlastností.

Základ znalostí o těchto látkách lze získat úvahou o atomově-krystalické struktuře kovů. Vysvětluje všechny vlastnosti a vlastnosti těchto sloučenin.

V periodickém systému je většina celé tabulky alokována pro kovy, protože tvoří všechny vedlejší podskupiny a hlavní od první do třetí skupiny. Jejich početní převaha je tedy zřejmá. Nejběžnější jsou:

vápník;
sodík;
titan;
žehlička;
hořčík;
hliník;
draslík.

Všechny kovy mají řadu vlastností, které umožňují jejich spojení do jedné velké skupiny látek. Tyto vlastnosti jsou zase vysvětleny právě krystalickou strukturou kovů.

Vlastnosti kovů

Mezi specifické vlastnosti uvažovaných látek patří následující.

Kovový lesk. Mají ho všichni zástupci jednoduchých látek a většina z nich je stejná, liší se jen některé (zlato, měď, slitiny).
Kujnost a plasticita - schopnost poměrně snadno se deformovat a zotavit. U různých zástupců se projevuje v různé míře.
Elektrická a tepelná vodivost je jednou z hlavních vlastností, která určuje rozsah kovu a jeho slitin.

Krystalická struktura kovů a slitin vysvětluje důvod každé z uvedených vlastností a hovoří o jejich závažnosti u každého konkrétního zástupce. Pokud znáte vlastnosti takové struktury, můžete ovlivnit vlastnosti vzorku a upravit jej na požadované parametry, což lidé dělají již mnoho desetiletí.

Atomově-krystalická struktura kovů

Co je taková struktura, čím se vyznačuje? Už samotný název napovídá, že všechny kovy jsou krystaly v pevném stavu, tedy za normálních podmínek (kromě rtuti, která je kapalná). Co je to krystal?

Toto je konvenční grafický obrázek vytvořený křížením imaginárních čar atomy, které seřadí tělo. Jinými slovy, každý kov se skládá z atomů. Nacházejí se v něm nikoli náhodně, ale velmi pravidelně a důsledně. Pokud tedy všechny tyto částice mentálně spojíte do jedné struktury, získáte krásný obraz v podobě pravidelného geometrického tělesa libovolného tvaru.

Toto se nazývá krystalová mřížka kovu. Je velmi složitý a prostorově objemný, proto pro zjednodušení není zobrazen celý, ale pouze část, elementární buňka. Sada takových buněk, shromážděných a odražených a tvoří krystalové mřížky. Chemie, fyzika a věda o kovech jsou vědy, které studují strukturální rysy takových struktur.

Sama je soubor atomů, které jsou umístěny v určité vzdálenosti od sebe a koordinují kolem sebe přesně stanovený počet dalších částic. Je charakterizována hustotou balení, vzdáleností mezi jednotlivými strukturami a koordinačním číslem. Obecně jsou všechny tyto parametry charakteristické pro celý krystal, a proto odrážejí vlastnosti vykazované kovem.

Existuje několik druhů, všechny spojuje jedna vlastnost - v uzlech jsou atomy a uvnitř je oblak elektronového plynu, který vzniká volným pohybem elektronů uvnitř krystalu.

Typy krystalových mřížek

Čtrnáct možností pro strukturu mřížky je obvykle kombinováno do tří hlavních typů. Jsou to následující:

Tělo centrovaný krychlový.
Šestihranné těsně zabalené.
Obličejově centrovaný krychlový.

Krystalová struktura kovů byla studována pouze tehdy, když bylo možné získat velká zvětšení obrázků. A klasifikaci typů mřížek poprvé zavedl francouzský vědec Bravais, pod jehož jménem jsou někdy nazývány.

Tělo centrovaná mříž

Struktura krystalové mřížky kovů tohoto typu je následující struktura. Jedná se o krychli, v jejíchž uzlech je osm atomů. Další se nachází ve středu volného vnitřního prostoru buňky, což vysvětluje název "body-centered".

Jedná se o jednu z variant nejjednodušší struktury elementární buňky, potažmo celé mřížky jako celku. Následující kovy jsou tohoto typu:

molybden;
vanadium;
chrom;
mangan;
alfa železo;
beta železo a další.

Hlavními vlastnostmi takových zástupců jsou vysoký stupeň kujnosti a plasticity, tvrdost a pevnost.

obličejově centrovaná mřížka

Krystalová struktura kovů s plošně centrovanou kubickou mřížkou je následující struktura. Jedná se o krychli, která obsahuje čtrnáct atomů. Osm z nich tvoří uzly mřížky a šest dalších je umístěno po jednom na každé ploše.

Mají podobnou strukturu:

hliník;
nikl;
Vést;
gama železo;
měď.

Hlavními rozlišovacími vlastnostmi jsou lesk různých barev, lehkost, pevnost, kujnost, zvýšená odolnost proti korozi.

Šestihranná mřížka

Krystalová struktura kovů s mřížkami je následující. Elementární buňka je založena na šestibokém hranolu. V jeho uzlech je 12 atomů, další dva na bázích a tři atomy volně leží uvnitř prostoru ve středu struktury. Pouze sedmnáct atomů.

Kovy jako:

alfa titan;
hořčík;
alfa kobalt;
zinek.

Hlavními vlastnostmi jsou vysoký stupeň pevnosti, výrazný stříbřitý lesk.

Vady v krystalové struktuře kovů

Všechny uvažované typy buněk však mohou mít i přirozené vady, neboli tzv. defekty. To může být způsobeno různými důvody: cizí atomy a nečistoty v kovech, vnější vlivy a tak dále.

Proto existuje klasifikace, která odráží vady, které mohou mít krystalové mřížky. Chemie jako věda studuje každý z nich, aby identifikovala příčinu a nápravu, aby se vlastnosti materiálu nezměnily. Takže závady jsou následující.

Směřovat. Přicházejí ve třech hlavních typech: volné pozice, nečistoty nebo dislokované atomy. Vedou ke zhoršení magnetických vlastností kovu, jeho elektrické a tepelné vodivosti.
Lineární neboli dislokace. Přidělte okrajové a šroubové. Zhoršení pevnosti a kvality materiálu.
povrchové vady. Ovlivňují vzhled a strukturu kovů.

V současné době byly vyvinuty metody pro odstranění defektů a získání čistých krystalů. Nelze je však zcela vymýtit, ideální krystalová mřížka neexistuje.

Hodnota znalostí o krystalové struktuře kovů

Z výše uvedeného materiálu je zřejmé, že znalost jemné struktury a struktury umožňuje předvídat vlastnosti materiálu a ovlivňovat je. A to vám umožňuje dělat vědu o chemii. Devátý ročník všeobecně vzdělávací školy se zaměřuje na to, aby studenti jasně pochopili důležitost základního logického řetězce: složení – struktura – vlastnosti – aplikace.

Informace o krystalové struktuře kovů velmi názorně ilustrují a umožňují učiteli názorně vysvětlit a ukázat dětem, jak důležité je znát jemnou strukturu pro správné a kvalifikované využití všech vlastností.

Studium kovů v souladu s periodickou soustavou prvků Mendělejeva ukazuje, že s výjimkou Mn a Hg, prvky podskupiny A, včetně přechodných kovů a většiny prvků vzácných zemin, dále kovy podskupin IB a IIB a některé prvky skupiny IIIB, včetně Al, tvoří jednu z následujících typických kovových struktur:

1 - kubická plošně centrovaná mřížka (fcc)

krychlová plošně centrovaná mřížka tyto kovy mají: g - Fe, Al, Cu, Ni, a - Co, Pb, Ag, Au, Pt atd.

V kubické plošně centrované mřížce jsou atomy umístěny ve vrcholech základní buňky a ve středech jejích ploch (obr. 1.5).

Každý atom v této mřížce je obklopen 12 nejbližšími sousedy umístěnými ve stejných vzdálenostech = 0,707×a, kde ale- okraj elementární buňky. Počet nejbližších sousedů rovný 12 se nazývá koordinační číslo krystalové mřížky. Kromě těchto nejbližších atomů je v krystalové mřížce 6 atomů, vzdálených v mnohem větších vzdálenostech, rovných ale.

Uvažovaná krystalová mřížka má dva typy dutin (mezery, ve kterých mohou být umístěny menší atomy jiných prvků ve slitinách) tvořících intersticiální pevné roztoky.

Největší internodia neboli dutiny jsou ve středu krychle a uprostřed jejích okrajů. Každá z těchto dutin je obklopena šesti atomy mřížky fcc, které zabírají místa ve vrcholech pravidelného osmistěnu. V tomto ohledu se nazývají oktaedrické dutiny (obrázek 1.5, b). Takové pozice různých prvků v plošně centrované kubické mřížce jsou obsazeny atomy Na a Cl v mřížce NaCl. Stejné pozice zaujímá uhlík v mřížce g-Fe.

Kromě těchto dutin v mřížce fcc existují menší dutiny, nazývané čtyřstěnné, protože jsou obklopeny 4 atomy. Celkem je v mřížce fcc 8 čtyřstěnných dutin (obrázek 1.5, v).

Rozměry čtyřstěnných a oktaedrických dutin lze nahmatat, pokud předpokládáme, že mříž je postavena z tuhých kuliček o poloměru r, které jsou ve vzájemném kontaktu; v tomto případě by mohly být do stávajících mezer umístěny koule s poloměrem 0,41 r, respektive 0,225 r pro oktaedrické a tetraedrické dutiny.

Nejhustěji zaplněné roviny ve struktuře plošně centrované krychle jsou roviny zobrazené na obrázku. Jejich symbol (111) (obrázek 1.5., G).

krychlová mřížka centrovaná na tělo A 2 (bcc) mají kovy a - Fe, chrom, wolfram, molybden, vanad, sodík, lithium a další. Struktura A 2 je méně hustě zabalená.

Atomy v mřížce bcc jsou umístěny ve vrcholech a ve středu základní buňky (obrázek 1.6).

Každý atom v této buňce má 8 nejbližších sousedů umístěných ve vzdálenosti, kde, ale je délka hrany krychle. Koordinační číslo mřížky je tedy 8. Někdy se označuje (8 + 6), protože Další nejvzdálenější atomy se nacházejí ve vzdálenosti a, jejich počet je 6.

Ve struktuře bcc jsou také 2 typy dutin. Velké zaujímají pozice na plochách krychle (obrázek 1.6, v). Jsou obklopeny 4 atomy umístěnými ve vrcholech čtyřstěnu, jejichž okraje jsou po párech stejné. Menší dutiny obklopené 6 atomy, které zaujímají místa ve vrcholech nepravidelného osmistěnu, se nacházejí uprostřed okrajů a ploch buňky (obrázek 1.6, G). Pokud je příhradová struktura bcc zkonstruována z tuhých kuliček, pak lze koule o poloměru 0,292 r umístit do čtyřstěnných dutin a 0,154 r do oktaedrických dutin.

Maximální velikost koule, kterou lze umístit do dutin hustěji zaplněné mřížky fcc, se tedy ukazuje být větší než v mřížce bcc.

Zavedení dalších atomů do oktaedrického póru bcc mřížky způsobí posunutí dvou atomů ve směru rovnoběžném s hranou krychle, což způsobí roztažení mřížky tímto směrem. Ve struktuře martenzitu, kde jsou atomy uhlíku zavedeny do oktaedrických dutin umístěných pouze na hranách rovnoběžných s osou C a ve středech ploch kolmých k této ose, to vede k tetragonální distorzi a-Fe mřížky.

Nejhustěji zaplněnými rovinami bcc je 12 rovin z rodiny (110) (obrázek 1.6. b). V těchto rovinách existují 2 směry, ve kterých se mohou tuhé koule dotýkat.

Šestihranná uzavřená mřížka A3 (hcp) mají kovy jako Zn, b - Co, Cd, Mg, a - Ti, a - Zr.

Šestihranné síto je postaveno ze samostatných vrstev a to tak, že každý atom libovolné vrstvy je obklopen 6 sousedy umístěnými ve stejných vzdálenostech patřících do stejné vrstvy a navíc má tři nejbližší sousedy ve vrstvách umístěných nad a pod touto vrstvou (obrázek 1.7).

Vzdálenost mezi atomy v šestiúhelníkových vrstvách je označena ale, výška buňky v s. Šest nejbližších sousedů umístěných v sousedních vrstvách bude také ve vzdálenosti a od tohoto atomu, pokud poměr os s/a je, pak se taková struktura nazývá ideální uzavřená struktura. Kromě toho je koordinační číslo v tomto případě, stejně jako v mřížce fcc, 12.

Většina kovů s šestihrannou uzavřenou mřížkou má poměr os s/a= 1,56 - 1,63. Výjimkou jsou Zn a Cd (1,86; 1,89). To je způsobeno skutečností, že elektronová mračna atomů Zn a Cd nemají sférickou symetrii a jsou protáhlá podél osy C. V hexagonální těsně sbalené mřížce, stejně jako ve fcc, existují 2 typy dutin: oktaedrické a tetraedrické (obrázek 1.7, b).

Průměry tvrdých kuliček, které lze umístit do těchto dutin, jsou 0,41 r a 0,225 r, stejně jako pro fcc.

Stačí se podívat na konstrukci těsně zaplněných rovin mřížky fcc (111) (obrázek 1.8, ale), abychom našli úplnou analogii v konstrukci atomů v těchto dvou mřížkách. Rozdíl mezi těmito mřížkami je střídání vrstev. Pokud v hexagonální mřížce dochází ke střídání vrstev ABAB atd., pak v mřížce fcc: ABCABC (obrázek 1.8, b), tj. to využívá třetí možnou polohu těsně sbalené vrstvy.

Rozdíl v energetickém poměru mezi těmito dvěma mřížkami je nepatrný a v souvislosti s tím může snadno dojít k narušení sledu střídajících se vrstev při plastické deformaci, stejně jako v důsledku výskytu defektů krystalu při jeho růstu, tzv. - tzv. stohovací chyby.

Zdánlivý rozdíl v konstrukci mřížek hcp a fcc tedy není nijak velký (obrázek 1.8).

Uhlík ve formě diamantu, křemíku, germania, a - cínu (šedý) má dvojitý krychlový diamant typu mřížky(Obrázek 1.9). Od mřížky fcc se liší přítomností čtyř dalších atomů ve čtyřech z osmi čtyřstěnných dutin. V důsledku toho je struktura volnější.

Každý atom diamantu je obklopen pouze čtyřmi nejbližšími sousedy umístěnými v rozích pravidelného čtyřstěnu. Koordinační číslo takové struktury je 4.

Jak je ukázáno výše, stejné kovy při různých teplotách mohou mít různé krystalové struktury, což je způsobeno jejich alotropií.

Alotropní (polymorfní) přeměna je změna prostorové mřížky krystalického tělesa.

Jako příklady alotropních přeměn lze uvést přeměnu nízkoteplotní alotropní formy a - Fe s tělesně centrovanou kubickou mřížkou na vysokoteplotní formu g - Fe s plošně centrovanou kubickou mřížkou, při teplotě 910 °C a následnou přeměnou při teplotě 1392 °C g - Fe na d - Fe s tělesně centrovanou kubickou mřížkou podobnou a - Fe. Podobné přeměny lze pozorovat u titanu, zirkonia atd. V titanu a zirkonu je nízkoteplotní alotropní forma a - Ti, a - Zr s šestihrannou těsně uzavřenou mřížkou. Při teplotách nad 882 °C u titanu a 862 °C u zirkonia se tvoří b-Ti a b-Zr, které mají mřížku centrovanou na tělo.

Jak jste viděli, alotropní transformace spočívá v tom, že atomová struktura krystalického tělesa se při zahřívání a ochlazování mění. Samotný proces přeskupování krystalové mřížky probíhá izotermicky při konstantní teplotě, křivka ochlazování slitiny procházející alotropními přeměnami je podobná křivce pozorované při tuhnutí tekutého kovu. Teplota přechodu se nazývá kritický bod transformace. Při teplotě (T 0) je pozorována fázová rovnováha dvou alotropních odrůd.

Podobně jako u procesu krystalizace dochází k alotropní přeměně s absorpcí tepla při ohřevu a jeho uvolňováním při ochlazování. Alotropní přeměna (také analogicky s procesem krystalizace) probíhá tvorbou zárodků a jejich následným růstem, a proto probíhá vždy za přítomnosti podchlazení (při ochlazování) a přehřátí při zahřívání.

Alotropní transformace, stejně jako proces krystalizace, nastává v souvislosti s touhou systému snížit volnou energii.