Koncept och exempel Materialstruktur

De materialstruktur Det är det sätt på vilket deras komponenter är kopplade och manifesteras vid olika observationsskalor. Förstå av komponenter atomer, molekyler, joner, kedjor, plan, kristaller, kristallina korn, bland andra partikeluppsättningar. Och i sin tur, när det gäller observationsskalorna, hänvisar vi till nano-, mikro- och makrostrukturerna.

Beroende på vilken typ av kemisk bindning som finns i strukturerna i materialen kommer olika mekaniska, kemiska, optiska, termiska, elektriska eller kvantegenskaper att äga rum. Om länken är jonisk kommer materialet att vara joniskt. Under tiden, om länken är metalliskt, kommer materialet att vara metalliskt.

Trä är till exempel ett polymeriskt och fibröst material, eftersom det är tillverkat av cellulosa polysackarider. De effektiva interaktionerna mellan deras cellulosa kedjor definierar en hård kropp, som kan formas, skär, färgning, polering, chisely.

Det är nödvändigt att materialet är allt som uppfyller ett syfte i livet eller i mänsklighetens historia. Att känna till dess strukturer, nya material med optimerade egenskaper för vissa applikationer, vare sig det är industriellt, hem, konstnärligt, beräkning eller metallurgisk.

[TOC]

Metallmaterial

Metallmaterial täcker alla metaller och deras legeringar. Deras strukturer består av starkt komprimerade atomer å andra sidan eller ovanpå den andra, efter en periodisk ordning. Det sägs därför att de består av metallkristaller, som förblir fasta och sammanhängande tack vare den metalliska länken som finns mellan alla dess atomer.

Bland de vanligaste kristallina strukturerna för metaller är kubikcentrerade i kroppen (BCC), kubikcentrerad på ansikten (FCC) och den kompakta hexagonala (HCP), den senare är den mest täta. Många metaller, såsom järn, silver, krom eller beryllium, kännetecknas av att tilldela var och en av dessa tre strukturer.

Kan tjäna dig: förångning

En sådan beskrivning räcker dock inte för att beskriva dem som material.

Metallkristaller kan anta mer än en eller storlek. Således kommer mer än en att observeras i samma metall. I själva verket kommer det att finnas många av dem, som är bättre kända med termen kristallint korn.

Avståndet som skiljer kornen från varandra kallas kanten eller korngränsen och är, tillsammans med de kristallina defekterna, en av de mest avgörande faktorerna i metallernas mekaniska egenskaper.

Keramiska materialstruktur

Zirkoniumdioxidfärer, nytt keramiskt material. Källa: Lucasbosch, Wikimedia Commons

De flesta material kan beskrivas som i föregående avsnitt, det vill säga beroende på kristaller, deras antal, storlekar eller former. Vad som emellertid varierar i fallet med keramiska material är det att deras komponenter inte bara består av atomer, utan av joner, ofta belägna i en silikat amorf bas.

Därför tenderar keramik att vara halvkristallina eller helt kristallina material när kiseldioxid är frånvarande. I sina strukturer dominerar joniska och kovalenta bindningar och är den viktigaste joniska. I allmänhet är keramik polyristiska material; det vill säga de består av många små kristaller.

Keramiken är material med mycket varierande kompositioner. Till exempel betraktas karbider, nituro och fosfuros som keramiska, och i deras strukturer som består av tre dimensionella nätverk styrs den kovalenta bindningen. Detta ger dem egenskapen att vara mycket hårda och höga termiska motståndsmaterial.

Den glasartade keramiken, för att ha en kiseldioxidbas, anses amorf. Därför är deras strukturer röriga. Samtidigt finns det kristallin keramik, såsom aluminium, magnesium och zirkoniumoxider, vars strukturer består av jon förenade av jonbindningen.

Kan tjäna dig: oxiderande agent: koncept, de starkaste exemplen

Kristallint struktur

Den kristallina strukturen hos natriumklorid, NaCl, en typisk jonisk förening. Lila sfärer representerar natriumkatjoner, Na +och gröna sfärer representerar kloridanjoner, Cl.

Kristallina material integrerar en stor familj av material. Till exempel klassificeras metaller och keramik som kristallina material. Strikt sett är kristallina material alla vars strukturer beställs, oavsett att de består av joner, atomer, molekyler eller makromolekyler.

Alla salter och de allra flesta mineraler går in i denna klassificering. Till exempel kalksten.

Sockerkristaller är å andra sidan tillverkade av sackarosmolekyler. Eftersom sådant är socker inte ett material, såvida inte slott, hus, möbler eller sockerstolar byggs. Så socker skulle bli ett kristallint material. Samma resonemang gäller alla andra molekylära fasta ämnen, inklusive is.

Järnstruktur

Austenita, beställning av kol- och järnatomer. Källa: Wikimedia Commons

Järnmaterial är alla de som består av järn och deras legeringar med kol. Därför räknas stål som järnmaterial. Dess strukturer, som metaller, är baserade på metallkristaller.

Men interaktionerna är något annorlunda, eftersom järn- och kolatomer är en del av kristallerna, så du kan inte prata om en metallisk länk mellan de två elementen.

Andra exempel

Nanomaterial

Kolnanorör. Källa: Wikimedia Commons

Många nanomaterial, som de material som redan diskuterats, beskrivs också beroende på deras nanokristaller. Dessa inkluderar emellertid andra mer unika strukturella enheter, bestående av mindre atomer.

Kan tjäna dig: fosfatgrupp

Till exempel kan nanomaterialstrukturer beskrivas av atomer eller molekyler som beställs i form av sfärer, missförhållanden, rör, planer, ringar, plattor, kuber, etc., som kanske eller inte kan generera nanokristaller.

Även om den joniska bindningen i alla dessa nanostrukturer kan vara närvarande, liksom med nanopartiklarna för otaliga oxider, är den kovalenta bindningen vanligare, ansvarig för att tillhandahålla nödvändiga separationsvinklar mellan atomerna.

Polymermaterial

Kemisk struktur av polyeten

Strukturerna för polymermaterial är främst amorfa. Detta beror på att deras överensstämmande polymerer är makromolekyler som knappast lyckas beställas regelbundet eller repetitivt.

Men i polymerer kan det finnas relativt ordnade regioner, så vissa betraktas som semikristalinos. Exempelvis betraktas polyeten, polyuretan och polypropen med hög densitet som semikristallina polymerer.

Hierarkiska material

Hierarkiska material är viktiga till sin natur och stöder levande kroppar. Materialvetenskapen är outtröttligt dedikerad till mimikmaterial, men använder andra komponenter. Dess strukturer är "avväpnade", börjar med de minsta delarna till de största, vilket skulle vara stödet.

Till exempel kommer ett fast ämne som består av flera lager med olika tjocklek, eller som har rörformade och koncentriska hålrum ockuperade av atomer, att betraktas som hierarkisk struktur.

Referenser

1. Shiver & Atkins. (2008). Oorganisk kemi. (Fjärde upplagan). MC Graw Hill.
2. Wikipedia. (2020). Materialvetenskap. Hämtad från: i.Wikipedia.org
3. Marc Ander Meyers och Krishan Kumar Chawla. (s.F.). Material: Struktur, egenskaper och prestanda. [Pdf]. Cambridge University Press. Återhämtat sig från: tillgångar.Kamm.org
4. University of Washington. (s.F.). Metaller: Metallstrukturer. Återhämtat sig från: Depts.Washington.Edu
5. University of Tennessee. (s.F.). Kapitel 13: Keramikstruktur och egenskaper. [Pdf]. Hämtad från: webben.utk.Edu