Действующие в его элементах

Поверхностный слой и силы,

Физико-химические свойства поверхностного слоя

В обычных условиях, например, после механической обработки поверхность детали покрыта слоем окисных или гидроокисных плёнок, молекулами веществ различной природы, адсорбированных на ней.

Поверхностный слой металла обладает большой активностью, вследствие чего, действующие силы адсорбируют на поверхности твёрдого тела (металла) плёнки веществ различной природы.

Силы связи в веществах (металлах) могут быть разделены на пять видов: ионная, ковалентная, металлическая, Ван-дер-ваальсовая или молекулярная, водородная или резонансная связь (рис. 2.5).

Рис. 2.5. Связи в твердом теле:

а) ионная; б) ковалентная; в) металлическая;

г) Ван-дер-ваальсовая; д) водородная.

Ионная связь является химической; в этом случае атомы вещества либо теряют один электрон, либо приобретают его, так что их внешняя электронная оболочка становится заполненной. При этом атомы превращаются в ионы, т. е приобретают положительный или отрицательный заряд в зависимости от того, теряет или приобретает электрон данный атом. Атомы с противоположными зарядами взаимно притягиваются. Пример водородной связи атомов в хлористом натрии (рис. 2. 5, а).

Ковалентная связь также является химической. Она возникает в результате того, что электроны, принадлежащие двум разным атомам (группам), становятся общими для обоих атомов (групп). Атомы вступают в ковалентную связь. Примером ковалентной связи может служить связь атомов в алмазе (рис. 2.5, б).

При металлической связи все атомы теряют свои валентные электроны и владеют ими сообща, т.е. в металле наблюдается некоторое подобие облака электронов, оторвавшихся от своих атомов. Наличие «свободных» электронов определяет ряд свойств металла и, в частности, их теплопроводность и электропроводность. На рисунке 2.5 (в), схематично показана металлическая связь в натрии.

Ван-дер-ваальсовая или молекулярная связь осуществляется силами, обычно называемыми Ван-дер-ваальсовыми. Это типичная физическая связь. Силы связи возникают здесь в результате некоторого смещения центров электрического заряда электрически нейтральных атомов и молекул. Такое смещение («разбалансировка») вызывает слабое притяжение, которое и связывает атомы или молекулы друг с другом. На рисунке 2.5 (г), схематично показана Ван-дер-ваальсовая связь между атомами твердого водорода.

Водородная связь относится к группе химических связей. Однако если обычные типы химических связей - ионная и ковалентная - имеют энергию связи 20...200 ккал/моль, то водородная связь имеет значительно меньшую энергию - от 5 до 8 ккал/моль. Водородная связь осуществляется путем взаимодействия ковалентно связанного атома водорода с каким-либо атомом, относящимся к той же или другой молекуле и обладающим непоселенной парой электронов. Широко распространенным веществом, имеющим водородную связь, является вода. На рисунке 2.5 (д), схематично показана водородная связь, на примере льда.

Межатомные (или межмолекулярные) силы сцепления, связывающие между собой частицы в кристалле, очень трудно измерить экспериментально, поскольку основные механические характеристики, в том числе пределы упругости и прочности, зависят прежде всего от наличия дефектов в структуре. Очевидно, что тот или иной вид сил связи между частицами вещества (в кристалле) оказывает определенное влияние на величину и характер поверхностных сил.

Вещества, имеющие один какой-либо вид связи, встречаются довольно редко. Как правило, в большинстве случаев наблюдается сочетание различных видов связей, но превалирующий вид связи предопределяет те или иные физические, химические и механические свойства вещества.

Дата добавления: 2014-12-26