E le k tr o n Sele 1.1. Aatomi ehitus Kristallivõret iseloomustavad suurused a) võre periood teljesihiline aatomite vaheline kaugus (on vahemikus 0,1...0,7 nm); b) võrebaas võreelemendi kohta tulevate aatomite arv; c) võre koordinatsiooniarv võreelemendi mistahes aatomile lähimal ja võrdsel kaugusel olevate aatomite arv (on aluseks ka kristallivõrede tähistamisel: kuupvõre koordinatsiooniarvuga 8 K8, koordinatsiooniarvuga 12 - K12 jne.); d) aatomiraadius (on vahemikus 0,05...3 nm); e) võre kompaktsusaste võreelemendi kohta tulevate aatomite ruumala suhe võreelemendi ruumalasse. Polümorfism Mõnedel metallidel on sõltuvalt temperatuurist enam kui üks kristallivõre tüüp. Seda erinevate kristallivõrede esinemist ühe metalli korral nimetatakse polümorfismiks. Tuntumaks näiteks võib tuua raua ja titaani
Poolmetallideks. Metallide kristallstruktuur- Mitmed paralleelsed kristallograafiliste tasandite kogum moodustab kristallivõre.On olemas: lihtsad(aatomid ainult võreelemendi sõlmedes),ruumkesendatud(lisaks võrelemendi tippudele ka diagonaalides sõlmes),tahkkesendatud(lisaks võre tippudele ka iga tahu keskel), põhitahkkesendatud(lisaks võre tippudele ka põhitahkude diagonaalide sõlmedes).Enamikel metallidel kas kuubiline või heksagonaalne.Polümorfismiks nim erinevate kristallivõrede esinemist ühel metallil.nt raud ja titaan.Isomorfismiks nim erinevate metallide kristallivõrede samakujulisust.nt Ag ja Au.Kristalli defektid-kristalli sisestruktuur ei ole täiesti korrapärane.Kristallis esinevad mitmesugused defektid,mis mõjutavad metallid omadusi.Kristallides esinevaid defekte liigitatakse:punktdefektid, joondefektid,pinnadefektid,ruumdefektid-nende puhul on tegemist makroskoopiliste kõrvalekalletega metalli korrapärasest struktuurist
kompaktne heksagonaalvõre (H12): Beα, Cd, Coα, Crβ, Mg, Tiα, Zn Kristallvõre tüübid Ruumkesendatud kuupvõre K8 (BCC) Nt. Fe, C-teras, W, Cr Kristallvõre tüübid Tahkkesendatud kuupvõre K12 (FCC) Nt. Al, Ni, Cu, Pb, Au, Ag, Pt, austeniitne roostevaba teras Kristallvõre tüübid Kompaktne heksagonaalvõre H12 (HCP) Nt. Zn, Mg, Ti, Co, Be POLÜMORFISM JA ISOMORFISM Polümorfism - metalli või mittemetalli erinevate kristallivõrede esinemine. Tuntumaks näiteks võib tuua raua ja titaani Isomorfism- erinevate metallide kristallivõrede samakujulisus. Isomorfsete ainete kristallivõredel on ligilähedased võreperioodid, aatomi raadiused. Näide: Ag ja Au- mõlema väärismetalli kristallivõre on K12 (tahkkesendatud kuupvõre), aatomi raadius R=0,144nm ja võreperiood a=0,408nm AG ja AU – mõlema väärismetalli kristallvõre on K12 (tahkkesendatud kuupvõre) AU kristallivõre
1. Kirjeldage komposiitmaterjalide kasutamise muutust inimajaloo jooksul. Esimesed komposiitmaterjalid olid lihtsakoelised ja ehitusega seotud, heintellised ja hiljem raudbetoon. Tänapäeval on komposiitmaterjalid kõrgtehnoloogilised, teadustöö tulemus, mida kasutatakse nt sõjatööstuses või sõidukite tootmisel (aramiidkiud, klaaskiud, süsinikkiud jne). 2. Mis on polümorfism? Kirjeldage nähtust Fe abil. Polümorfism on metalli või mittemetalli erinevate kristallivõrede esinemine. Fe kristallstruktuur kuni temperatuurini 911 kraadi K8 ehk ruumkesendatudkuupvõre ja sealt edasi K12 ehk tahkkesendatudkuupvõre. 3. Mis on tihedus? Kuidas saab selle omaduse järgi metalle liigitada? Reastage tehnikas kasutatavad materjalide grupid selle omaduse järgi. Tihedus on aine mass ruumalaühiku kohta (kg/m3). Kergmetallid <5000kg/m³, raskmetallid >10000kg/m³, keskmetallid =5000...10000kg/m³ 1) Plastid 2) Komposiitmaterjalid 3) Metallid 4
H12-Ti(Titaanium),Mg(Magneesium),Co(koobalt) Allotroopia-Sama keemiline element ersineb mitme erineva lihtainena, erinevad struktuuri poolest Näiteks süsinik(C) Tavatingimustes grafiit(Hariliku süsi) Kõrge rõhu all suurel temperatuuril saab sellest aga teemant. Teiseks tina, kui temp langel alla 13,9 kraadi, muutub see kasutuks tolmuks. polümorfism-Metalli või mittemetalli erinevate kristallivõrede esinemine erinevatel temperatuuridel (raud(Fe,)Titaanium(Ti)) isomorfism. Raud toa tep k8-910kraadi k12 kuni 1300 kraadi k8 kuni 1539-edasi on raud vedelas olekus. Ti- H12 kuni 882 kraadi, edasi kuni 1660 k8 kristallivõrega, peale seda titanium sulab. Isomorfism-Erinevate metallide kristallivõrede samakujulisus ehk isomorfsetel ainetel on sarnased kristallivõred ja aatomi raadiused (Au,Ag –Kuld ja hõbe)
Neid iseloomustab erinev aatomite arv võres ja võre serva pikkus ehk aatomite vaheline kaugus. Neid nimetataks kuubilised tahkkeskendatud, ruumkeskendatud ja hekskonaalsed kristallivõred erineva serva pikkuse ja aatomite arvuga. c. Allotroopia- sama keemiline element esineb mitme erineva lihtainena. Allotroobid erinevad üksteisest struktuuri ja omaduste poolest. d. Polümorfism- metalli või mittemetalli erinevate kristallivõrede esinemine. e. Isomorfism- erinevate metallide kristallivõrede samakujulisus. Isomorfsete ainete kristallivõredel on ligilähedased võreperioodid, aatomi raadiused. 3. Metallide ja sulamite füüsikalised omadused. a. Tihedus- on homogeense aine mass ruumalaühiku kohta.Pulbriliste materjalide korral eristatakse puistetihedus ja rappetihedus.Eristatakse kergmetalle,kesk ja raskmetalle. b
tatud pühapäev, 4. oktoober 2015, 18:22 Olek Valmis Lõpetatud pühapäev, 4. oktoober 2015, 18:30 Aega kulus 8 minutit 13 sekundit Hinne 20, maksimaalne: 20 (100%) Tagasiside Suurepärane! Küsimus 1 Õige Hinne 1 / 1 Märgista küsimus Küsimuse tekst Seadke kristallivõrede nimetused ja lühinimed vastavusse: Vastus 1 Tahkkesendatud kuupvõre K12 Vastus 2 Ruumkesendatud kuupvõre K8 Vastus 3
Metallide ja sulamite struktuur Metallide põhilised kristallivõred Kristallivõret iseloomustavad suurused Võreperiood - lähimate paralleelsete aatomtasandite vaheline kaugus (on vahemikus 0,1...0,7 nm). Võrebaas (n) - aatomite arv, mis tuleb võreelemendi kohta. Võre koordinatsiooniarv (k) - võreelemendis antud aatomile lähimal ja võrdsel kaugusel olevate aatomite arv (koordinatsiooniarv on aluseks ka kristallivõrede tähistamisel) Aatomiraadius (R) – nt. lihtsa kuupvõre K6 korral pool aatomitevahelisest kaugusest e. võreperioodist a. Võre kompaktsusaste e. ruumpakketihedus - võreelemendi kohta tulevate aatomite ruumala suhe võreelemendi ruumalasse (kristallivõrel H6 on see 0,52; K8 – 0,68; kristallivõredel K12 ja H12 – 0,74). Mida suurem on kristallivõre koordinatsiooniarv, seda suurem on võre kompaktsusaste. Polü- ja isomorfism
D. keemiline ühend Score: 6/6 10. Mida mõeldakse metallide kristallilise struktuuri all? Student Response Feedback A. metalli struktuuri jaotumist teradeks, terade aatomkristallilist struktuuri ja aatomite paigutust kristallivõres B. aatomite omavahelist paigutust reaalselt esinevas kristallis C. kristallivõrede vahelist paigutust monokristallides D. aatomite vahelist paigutust molekulides Score: 5/5 11. Mis on metallisulam? Student Response Feedback A. on kahe või enama komponendi kokkusulatamise või paagutamise teel saadud aine, mille põhikomponent on (>50%) metall B
eutektoid c. tardlahus d. keemiline ühend Score: 6/6 Küsimus 10 (5 points) Mida mõeldakse metallide kristallilise struktuuri all? Student Response: Õppija Vastuse variandid vastus a. aatomite omavahelist paigutust reaalselt esinevas kristallis b. kristallivõrede vahelist paigutust monokristallides c. aatomite vahelist paigutust molekulides d. metalli struktuuri jaotumist teradeks, terade aatomkristallilist struktuuri ja aatomite paigutust kristallivõres Score: 5/5 Küsimus 11 (5 points) Mis on metallisulam? Student Response: Õppija Vastuse variandid vastus
Selline aatomite paigutus vastab aatomite omavahelise mõju minimaalsele energiale. Joonis 1. Aatomi ehitus 2. Kristallvõre tüübid Lihtne Ruumkesendatud Tahkkesendatud Põhitahkkesendatud Joonis 2. Lihtne, ruumkesendatud ja tahkkesendatud struktuurid 3 Joonis 3. Põhitahkkesendatud struktuur Mõnedel metallidel on sõltuvalt temperatuurist enam kui üks kristallivõre tüüp. Seda erinevate kristallivõrede esinemist ühe metalli korral nimetatakse polümorfismiks. Tuntumaks näiteks võib tuua raua ja titaani. Raua kristallivõre muutub temperatuuril 911°C ruumkesendatud kuupvõrest tahkkesendatuks ja temperatuuril 1392°C tagasi ruumkesendatuks. 3. Kristalliseerumine Kristalliseerumisprotsess algab kristalliseerumiskeskmete ehk –tsentrite tekkimisega sulas metallis ja jätkub nende arvu ning nende ümber kristallide mõõtmete kasvuga.
' 2.2. Millised on raua kristalliv6red, nende eksisteerimise temperatuurid? 2.3. Milline on metallide p6hiliste kristalliv6rede pakketihedus? Võre kompaktsusaste ehk ruumpakketihedus on võreelemendi kohta tulevate aatomite ruumala suhe võreelemendi ruumalasse: K8: 0.68 K12 ja H12: 0,74 H6: 0.54 2.4. Mls on polümorfism? Erinevate kristallivõrede esinemine ühel metallil erinevate temperatuuride juures 3. Sulamite struktuur 3.1. Loetlege p6hilised tardfaasid metallisulameis. Mehaanilised segud (EI OLE FAASID): eutektikum: L ->A+B eutektoid: -> A+B Tardlahused: asendustardlahus sisendustardlahus Keemilised ühendid 3.2. Kuidas liigitatakse tardlahused? Millised on nende tekke eeltingimused?
- Metallilistel elementidel on reeglina välises kihis vähe elektrone (1-3) ja neid hoitakse võrdlemisi nõrgalt kinni. Metallidel on iseloomulik elektrone loovutada. Kristallvõred – iseloomustab aatomite paiknemist kindla seaduspärasuse kohaselt. Allotroopia – sama keemiline element esineb mitme erineva lihtainena. Allotroobid erinevad üksteisest struktuuri ja omaduste poolest. Polümorfism – metalli või mittemetalli erinevate kristallivõrede esinemine. Isomorfism – erinevate metallide kristallivõrede samakujulisus. Isomorfsete ainete kristallivõredel on ligilähedased võreperioodid, aatomi raadiused. 3. Metallide ja sulamite füüsikalised omadused. Tihedus - on homogeense aine mass ruumalaühiku kohta. Ühik: kg/m³. ●Kergmetallid ρ<5000 kg/m³ ●Raskmetallid ρ>10 000 kg/m³ ●Keskmetallid ρ=5000...10 000 kg/m³
olevate aatomite arv 4) aatomiraadius- pool aatomitevahelisest kaugusest e. võreperioodist 5) võre kompaktsusaste e. ruumpakketihedus- võreelemendi kohta tulevate aatomite ruumala suhe võreelemendi ruumalasse. Mida suurem on kristallivõre koordinatsiooniarv, seda suurem on võre kompaktsusaste. Polümorfism- Mõnedel metallidel on sõltuvalt temperatuurist enam kui üks kristallivõre tüüp. Seda erinevate kristallivõrede esinemist ühel metallil nimetatakse polümorfismiks. Tuntumaks näiteks võib tuua raua ja titaani. Kristallivõret on võimalik muuta temperatuuri muutmise teel. Polümorfse muutuse temperatuure on võimalik muuta (alandada toatemperatuurini) legeerimise teel. Isomorfism- Erinevate metallide kristallivõrede samakujulisust nimetatakse isomorfismiks. Isomorfsete ainete kristallivõredel on ligilähedased võreperioodid, aatomiraadiused, mistõttu
Austeniidil on pindtsentreeritud kuupvõre, kus võib lahustuda 2,14% süsinikku. Austeniidi struktuur on pehme ning sitke ning seepärast viiakse sepistamine läbi nendel temperatuuridel. Tsementiit on raua ja süsiniku keemiline ühend, mis sisaldab 25 aatomprotsenti ehk 6,67 massiprotsenti süsinikku. Tsementiit on väga kõva ja väga habras. 21. Mis on metallide polümorfism (allotroopia)? Mõnedel metallidel on sõltuvalt temperatuurist enam kui üks kristallivõre tüüp. Seda erinevate kristallivõrede esinemist ühel metallil nimetatakse polümorfismiks. 22. Millised on amorfsed metallid, kuidas neid saadakse? Kui sulametalli jahutada väga kiiresti, siis ei jõua vedelas lahuses juhuslikult paiknevad aatomid paigutuda ümber korrapäraselt vastavalt kristallilisele struktuurile. Saadakse amorfne metall, millel puudub metallile omapärane korrapärane aatomite paigutus. 23. Mis on vabakristalliseerumine, tera kuju? Kristalliseerumiseks e
Terase erinevate struktuuride tekke eri 20) 20-88HRA termotöötlusviiside korral teeb võimalikuks . 20-88 eelkõige 21) 20-70HRC - raua polümorfism erinevate kristallivõrede C. 20-70 esinemine erisugustel temperatuuridel. Raual on 22) 20-100HRB - kaks polü- morfset kuju: -rauas (Fe) B. 20-100 ruumkesendatud kuup- võrega (tähistatakse K8)
Seejuures tekkivad süsiniku tardlahused α-rauas (Feα) ja γ-rauas (Feγ); raua ja süsiniku omavahelise reageerimise tulemusena aga keemiline ühend – raudkarbiid. Fe aatomid rauas ja Fe ja C aatomid terases paiknevad kindla korra järgi, mida ise- loomustab kristallivõre. Terase erinevate struktuuride tekke eri termotöötlusviiside korral teeb võimalikuks eelkõige raua polümorfism – erinevate kristallivõrede esinemine erisugustel temperatuuridel. Raual on kaks polü- morfset kuju: α-rauas (Feα) ruumkesendatud kuup- võrega (tähistatakse K8) ja γ- rauas (Feγ) tahkkesendatud kuupvõrega (K12). 4 Joonis 1. α-raua ja γ-raua kristallivõred 3. Kristalliseerumine Kristalliseerumisprotsess algab kristalliseerumiskeskmete ehk –tsentrite tekkimisega sulas metallis ja jätkub nende arvu ning nende ümber kristallide mõõtmete kasvuga
aatom ruumis), tahkkesendatud kuupvõre korral n=4 (8 aatomit tipus x 1/8 + 6 aatomit tahkudel x 1/2), kompaktse heksagonaalvõre baas n=6 (12 aatomit võre sõlmpunktides tippudes x 1/6 + 2 aatomit põhitahkudel x 1/2 + 3 aatomit ruumis); 3) võre koordinatsiooniarv (k) (lattice coordination number), s.o. võreelemendis antud aatomile lähimal ja võrdsel kaugusel olevate aatomite arv (koordinatsiooniarv on aluseks ka kristallivõrede tähistamisel: nii tähistame lihtsat kuupvõret koordinatsiooniarvuga 6 tähisega K6, ruumkesendatud kuupvõret K8, tahkkesendatud kuupvõret K12; lihtsat heksagonaalvõret H6, kompaktset heksagonaalvõret H12; lihtsat tetragonaalvõret T4, ruumkesendatud tetragonaalvõret T8); 4) aatomiraadius (R) (atomic radii), s.o. lihtsa kuupvõre K6 korral pool aatomitevahelisest kaugusest e. võreperioodist a; ruumkesendatud kuupvõre K8 korral R=a 4 3
Koostis Omadused reageerimise tulemusena aga keemiline ühend – Struktuur %, max Karas- Magne- Korrosiooni- raudkarbiid. Fe aatomid rauas ja Fe ja C aatomid tatavus tiline kindlus terases paiknevad kindla korra järgi, mida ise- Martensiit 12…13 ja ja Hea loomustab kristallivõre. Väga paljude kristallivõrede (M) Cr ei ja Parem kui kogum moodustab kristalli (tera). Terase struktuuri Ferriit (F) >13 Cr martensiit- moodustavad terad, mille ulatuses kristallivõre on terastel orienteeritud üheselt. Tera suurus sõltub väga pal- Austeniit 18 Cr ei ei judest mõjuritest (kuumutustemperatuur ja kestus,
Aatomite paigutust kristallis võib kujutada ruumiliste c) võre koordinatsiooniarv võreelemendi mis- skeemide abil, nn. võreelementide näol. Võre- tahes aatomile lähimal ja võrdsel kaugusel ole- elemendi all tuleb mõista vähimat aatomite komp- vate aatomite arv (on aluseks ka kristallivõrede leksi, mille paljukordne kordumine ruumis jäljendab tähistamisel: kuupvõre koordinatsiooniarvuga ruumilist kristallivõret. Võreelemendi servade 8 - K8, koordinatsiooniarvuga 12 - K12 jne.); pikkusest ja servadevaheliste nurkadest olenevalt d) aatomiraadius (on vahemikus 0,05...3 nm);
Elementaarrakk on kristallivõre korduv element, millel on antud kristalli kõik sümmeetriaelemendid. Kristalle iseloomustab anisotroopsus kristalli mehaanilised, elektrilised jt omadused on kristalli eri suunades erinevad. Polümorfism - ühe aine esinemine erinevates kristallmodifikatsioonides. Näiteks: süsinik - teemant, grafiit, fullereenid; väävel monokliinne, rombiline. Isomorfism - erinevad ühendid, sarnase kristallivõrega. Ca5(PO4)3F, Ca5(PO4)3OH. Anorgaaniliste ühendite kristallivõrede tüübid Olenevalt jõudude iseloomust osakeste vahel jaotakse kristallivõred ioon-, aatommetalli- ja molekulvõredeks . Vedelkristallid Ained, mis on ka vedelas olekus anisotroopsed st. omadused (näit. elektrijuhtivus) sõltuvad suunast. Nende ühendite osakesed võivad üksteise suhtes ümber paikneda, kuid nad säilitavad oma orientatsiooni (näit. teljed paigutunud niidikujuliselt ühes suunas). Struktuur muutub
annaabi.ee 
