Материаловедение и ТКМ


Влияние энергии химических связей на свойства материалов


Свойства материалов определяются химическим составом и внутренним строением. При одном и том же хи­мическом составе свойства материалов могут существенно отличаться в зависимости от условий их получения и эксплуатации.

Так как любой материал представляет собой продукт вза­имодействия огромного количества атомов одного или несколь­ких химических элементов, то его свойства прежде всего зави­сят от типа и энергии химической связи составляющих атомов. При любом характере химического сродства частицы тела стремятся расположиться в таком по­рядке и на таких расстояниях, которые обусловливают относи­тельный минимум энергии всей системы, иными словами, ее наиболее устойчивое в данных условиях состояние. Эти равновесные расстояния между частицами обозначим R0.

При очень больших взаимных расстояниях атомы практически не взаимодействуют друг с другом, так что энер­гию их можно считать постоянной и равной нулю. При уменьшении расстояния между атомами проявляются силы притяже­ния и потенциальная энергия понижается. При некотором равновесном расстоянии R=Ro энергия W принимает мини­мальное значение, а результирующая сила взаимодействия F = dW/dR становится равной нулю. При дальнейшем сближе­нии частиц возникнут силы отталкивания, так как внеш­ние слои атомов, заряженные отрицательно, придут в тесное соприкосновение.

Общая зависимость изменения энергии W и сил взаимодей­ствия F пары частиц в молекулах  вы­ражается кривой взаимодействия, приведенной на рисунке.

 

В условиях равновесия частицы располагаются в миниму­мах потенциальной кривой — в «потенциальных ямах». Величина Wmin характеризует энергию связи частиц, т. е. ту энергию, которую нужно затратить, чтобы разобщить структур­ные элементы тела. Максимум величины F представляет собой теоретическое усилие, которое может выдержать тело при упругом растяжении. Величина ?W — энергия перехода ча­стиц из одного относительно устойчивого состояния в дру­гое.




Начало  Назад  Вперед