Металлическая связь. Особенности свойств металлов и сплавов обусловлены:

Особенности свойств металлов и сплавов обусловлены:

1) положительные ионы расположены в узлах кристаллической решетки;

2) все валентные электроны обобщены и имеют одинаковый для всех средний уровень энергии.

Рис. 2.2. Схема строения металлов

При определении сил энергетического взаимодействия допустим:

1) ионы приближаются к точечным зарядам;

2) влияние соседних ионов отсутствует;

3) энергия притяжения «-», отталкивания «+»;

4) энергия связи U(r) – энергия, необходимая для разъединения кристалла на изолированные атомы.

Существуют две составляющие энергии связи:

1) энергия электростатического взаимодействия «+» ионов и «-» электронов электронного газа.

U₁(r) = - (2.1)

где А – const, зависящая от типа кристаллической решетки-

для ОЦК А = 24,35

r_s – радиус сферы, объем которой равен объему, приходящемуся на 1 ē;

πr_s³ = r³, где n – число валентных ē, r – расстояние по нормали.

а_о – постоянная Бора, а_о = 0,53Å

- - - - - - - нанесем кривую на график.

Рис. 2.3. Схема взаимодействия атомов металлической связи

2) составляющая U₂(r) – кинетическая энергия электронного газа, приходящаяся на один атом. Эта энергия уравновешивает энергию электростатического взаимодействия и тело остается твердым.

U₂(r)= - , (2.2)

где: В = соnst, для ОЦК В = 30,1

С = соnst, для ОЦК С= 12,5

I составляющая [ ] – есть кинетическая энергия взаимодействия ẽ газа между собой (отталкивание).

II составляющая [- ] – есть кинетическая энергия взаимодействия ẽ газа с положительными ионами (притягивание).

–.–.–.–. – нанесем кривую на график.

Результирующая энергия связи

U(r) = U₁(r) + U₂(r) = - (2.3)

характеризуется «потенциальной ямой», определяющей размер кристаллической решетки d.

(2.4)

где U_∑ – энергия, необходимая для расплавления твердого тела (заштрихованная область).

Металлическая связь (взаимодействие «+» ионов и электронов) придает металлам и сплавам следующие свойства:

а) высокую электропроводность и теплопроводность;

б) высокую пластичность (электронный газ допускает большее смещение).