Produsele metalice formează baza principalăsuportul infrastructural al comunicațiilor inginerești, acționează ca materie primă pentru industria construcțiilor de mașini și construcții. În fiecare dintre aceste domenii, utilizarea unor astfel de elemente este asociată cu o mare responsabilitate. Structurile de montaj și comunicații sunt afectate atât de sarcini chimice, cât și mecanice, ceea ce necesită o analiză primară a proprietăților materialului. Pentru a înțelege parametrii operaționali, se utilizează un concept precum energia unui metal, care determină comportamentul unui element sau al unei structuri individuale în anumite condiții de funcționare.
Multe procese în structura metaluluiproduse este determinată de caracteristicile energiei libere. Prezența ionilor cu un astfel de potențial în material duce la mișcarea acestora în alte medii. De exemplu, în timpul interacțiunii cu soluții care conțin ioni similari, elementele metalice intră în amestecul de contact. Dar acest lucru se întâmplă în cazurile în care energia liberă a metalelor depășește indicatori similari în soluție. Ca rezultat, se poate forma o placă pozitivă a unui câmp electric dublu datorită electronilor liberi care rămân lângă suprafața metalului. Întărirea acestui câmp acționează și ca o barieră în calea trecerii noilor ioni - astfel, se creează o limită de fază care împiedică tranzițiile elementelor. Procesul unei astfel de mișcări continuă până în momentul în care se atinge diferența de potențial limită în câmpul nou format. Limita de vârf este determinată de echilibrul diferențelor de potențial în soluție și metal.
Când moleculele noi lovesc metalulsuprafata este dezvoltarea zonelor libere. În procesul de mișcare, moleculele ocupă microfisuri pe suprafața și secțiunile diviziunii de boabe mici - acestea sunt segmente ale rețelei cristaline. Conform acestei scheme, are loc o modificare a energiei de suprafață liberă, care scade. La solide pot fi observate și procese de facilitare a curgerii plasticului în zonele de suprafață. În consecință, energia de suprafață a metalelor este determinată de forțele de atracție ale moleculelor. Aici merită remarcată magnitudinea tensiunii superficiale, care depinde de mai mulți factori. În special, este determinat de geometria moleculelor, forțele lor și numărul de atomi din structură. Contează și aranjarea moleculelor în stratul de suprafață.
Procesele de tensiune au loc de obicei înmedii eterogene care diferă în interfața fazelor nemiscibile. Dar trebuie remarcat faptul că, alături de tensiune, se manifestă și alte proprietăți ale suprafețelor, datorită parametrilor interacțiunii lor cu alte sisteme. Combinația acestor proprietăți determină majoritatea indicatorilor tehnologici ai metalului. La rândul său, energia metalului, în termeni de tensiune superficială, poate determina parametrii coalescenței picăturilor din aliaje. Tehnologii dezvăluie, astfel, caracteristicile refractarelor și fluxurilor, precum și interacțiunea acestora cu mediul metalic. În plus, proprietățile suprafeței afectează viteza proceselor termotehnologice, inclusiv degajarea de gaze și spumarea metalelor.
S-a remarcat deja că configurația distribuțieimoleculele de pe structura suprafeței metalice pot determina caracteristicile individuale ale materialului. În special, reflexia specifică a multor metale, precum și opacitatea lor, sunt determinate de distribuția nivelurilor de energie. Acumularea de energii la niveluri libere și ocupate contribuie la dotarea oricărui cuantic cu două niveluri de energie. Unul dintre ei va fi în zona de valență, iar celălalt în regiunile de conducere. În același timp, nu se poate spune că distribuția de energie a electronilor într-un metal este staționară și nu implică modificări. Elementele benzii de valență, de exemplu, pot absorbi cuante de lumină prin migrarea către banda de conducere. Ca rezultat, lumina este absorbită mai degrabă decât reflectată. Din acest motiv, metalele au o structură opacă. În ceea ce privește strălucirea, aceasta este cauzată de procesul de emitere a luminii atunci când electronii activați de radiație revin la niveluri scăzute de energie.
Acest potențial este format din energia ionilor șide asemenea mişcarea termică a electronilor de conducere. Indirect, această cantitate este caracterizată de sarcinile intrinseci ale structurilor metalice. În special, pentru oțelul, care este în contact cu electroliții, propriul potențial este setat automat. Multe procese adverse sunt asociate cu modificări ale energiei interne. De exemplu, acest indicator poate fi utilizat pentru a determina fenomenele de coroziune și deformare. În astfel de cazuri, energia internă a metalului provoacă prezența micro- și macro-tulburări în structură. Mai mult, disiparea parțială a acestei energii sub acțiunea aceleiași coroziuni asigură și pierderea unei anumite fracțiuni din potențial. În practică, funcționarea produselor metalice, factorii negativi ai modificării energiei interne se pot manifesta sub formă de deteriorare structurală și o scădere a plasticității.
Când descriem un set de particule careinteracționează între ele într-un corp solid, se aplică idei mecanice cuantice despre energia electronilor. De obicei se folosesc valori discrete, care determină natura distribuției acestor elemente pe niveluri de energie. În conformitate cu cerințele teoriei cuantice, energia electronilor este măsurată în electroni volți. Se crede că în metale potențialul electronilor este cu două ordine de mărime mai mare decât energia, care este calculată conform teoriei cinetice a gazelor la temperatura camerei. În acest caz, energia eliberării electronilor din metale și, în special, viteza de mișcare a elementelor nu depinde de temperatură.
Calculul energiei ionice face posibilă determinareacaracteristicile metalului în procesele de topire, sublimare, deformare etc. În special, tehnologii identifică indicatorii rezistenței la tracțiune și elasticității. Pentru aceasta se introduce conceptul de rețea cristalină, în nodurile căreia se află ioni. Potențialul energetic al unui ion este de obicei calculat luând în considerare posibilitatea acestuia de a avea un efect distructiv asupra unei substanțe cristaline cu formarea de particule compuse. Starea ionilor poate fi afectată și de energia cinetică a electronilor scoși din metale în timpul ciocnirii. Deoarece, în condițiile creșterii diferenței de potențial în mediul electrodului la o mie de volți, viteza de mișcare a particulelor crește semnificativ, potențialul acumulat este suficient pentru a împărți moleculele care se apropie în ioni.
Metalele se caracterizează prin tipuri de legături mixte.Legăturile covalente și ionice nu au o distincție clară și adesea se suprapun unele cu altele. Astfel, procesul de întărire a metalului sub acțiunea de aliere și deformare plastică se explică tocmai prin revărsarea unui liant metalic într-o interacțiune covalentă. Indiferent de tipul acestor legături, toate sunt definite ca procese chimice. În plus, fiecare legătură are energie. De exemplu, interacțiunile ionice, electrostatice și covalente pot oferi un potențial de 400 kJ. Energia metalului va depinde, de asemenea, de valoarea specifică atunci când interacționează cu diferite medii și sub sarcini mecanice. Legăturile metalice pot fi caracterizate prin indicatori de rezistență diferiți, dar în orice manifestare nu vor fi comparabile cu proprietăți similare în mediile covalente și ionice.
Una dintre calitățile primare carecaracterizează energia legăturilor, este saturația. Această proprietate determină starea moleculelor și, în special, structura și compoziția lor. Într-un metal, particulele există într-o formă discretă. Anterior, teoria legăturilor de valență a fost folosită pentru a înțelege proprietățile de performanță ale compușilor complecși, dar în ultimii ani și-a pierdut semnificația. Cu toate avantajele sale, acest concept nu explică o serie de proprietăți importante. Printre acestea, se pot observa spectrele de absorbție în compuși, calități magnetice și alte caracteristici. Dar atunci când se calculează energia de suprafață în metale, se poate dezvălui o astfel de proprietate precum inflamabilitatea. Determină capacitatea suprafețelor metalice de a se aprinde fără activatori detonați.
Majoritatea metalelor sunt caracterizate de o valențăconfiguratie electronica. În funcție de proprietățile acestei structuri, se determină și starea internă a materialului. Pe baza acestor indicatori și ținând cont de relații, se pot trage concluzii despre valorile temperaturii de topire a unui anumit metal. De exemplu, metalele moi, inclusiv aurul și cuprul, au un punct de topire mai scăzut. Acest lucru se datorează scăderii numărului de electroni nepereche din atomi. Pe de altă parte, metalele moi au o conductivitate termică ridicată, care, la rândul său, se explică prin mobilitatea mare a electronilor. Apropo, un metal care acumulează energie în condiții de conductivitate ionică optimă oferă o conductivitate electrică ridicată în detrimentul electronilor. Aceasta este una dintre cele mai importante caracteristici operaționale, care sunt determinate de starea metalică.
Proprietățile chimice ale metalelor determină în mare măsurăcalitățile lor tehnice și fizice. Acest lucru permite specialiștilor să se concentreze asupra performanței energetice a materialului, în ceea ce privește posibilitatea utilizării acestuia în anumite condiții. În plus, energia unui metal nu poate fi întotdeauna considerată independentă. Adică, propriul său potențial poate varia în funcție de natura interacțiunii cu alte medii. Cele mai expresive conexiuni ale suprafețelor metalice cu alte elemente sunt exemplificate prin procesele de migrare, atunci când nivelurile de energie liberă sunt umplute.
