Energía superficial e interna del metal

Los productos de metal forman la base principalsoporte de infraestructura de comunicaciones de ingeniería, actúan como materias primas para la industria de construcción de maquinaria y construcción. En cada una de estas áreas, el uso de tales elementos está asociado con una gran responsabilidad. Las estructuras de instalación y comunicación se ven afectadas por cargas químicas y mecánicas, lo que requiere un análisis primario de las propiedades del material. Para comprender los parámetros operacionales, se usa un concepto, como la energía de un metal, que determina el comportamiento de un elemento o estructura individual bajo diversas condiciones de operación.

Energía libre

Una gran cantidad de procesos en la estructura de metallos productos están determinados por las características de la energía libre. La presencia en el material de iones con este potencial conduce a su transferencia a otros medios. Por ejemplo, en el curso de la interacción con soluciones que contienen iones similares, los elementos metálicos entran en la mezcla de contacto. Pero esto sucede en casos en que la energía libre de los metales excede a los que están en solución. Como resultado, se puede formar un campo eléctrico positivo del campo eléctrico doble debido a que los electrones libres permanecen cerca de la superficie del metal. El fortalecimiento de este campo también actúa como una barrera para el paso de nuevos iones, creando así un límite de fase que impide las transiciones de los elementos. El proceso de tal desplazamiento continúa hasta que se alcanza la diferencia de potencial limitante en el campo recién formado. El límite máximo está determinado por el equilibrio de las diferencias de potencial en la solución y el metal.

Energía superficial

Cuando las nuevas moléculas se ponen en metalla superficie es el desarrollo de zonas libres. Durante la migración, las moléculas ocupan la superficie de las microgrietas y las áreas de separación de los granos pequeños: estos son los segmentos de la red cristalina. Bajo tal esquema, la energía superficial libre cambia, que disminuye. En cuerpos sólidos, también es posible observar procesos para facilitar el flujo de plástico en áreas superficiales. En consecuencia, la energía superficial de los metales está determinada por las fuerzas de atracción de las moléculas. Aquí vale la pena señalar la magnitud de la tensión superficial, que depende de varios factores. En particular, está determinado por la geometría de las moléculas, sus fuerzas y el número de átomos en la estructura. La ubicación de las moléculas en la capa superficial también es importante.

Tensión superficial

Por lo general, los procesos de tensión ocurren enMedios heterogéneos que difieren en la interfaz de fases inmiscibles. Pero debe notarse que junto con la tensión, otras propiedades de la superficie también se manifiestan debido a los parámetros de su interacción con otros sistemas. La combinación de estas propiedades determina la mayoría de los indicadores tecnológicos del metal. A su vez, la energía del metal, desde el punto de vista de la tensión superficial, puede determinar los parámetros de la coalescencia de las gotitas en las aleaciones. Los tecnólogos, por lo tanto, revelan las características de refractarios y flujos, así como su interacción con el medio metálico. Además, las propiedades de la superficie afectan la velocidad de los procesos termotecnológicos, entre ellos la evolución de los gases y la formación de espuma de los metales.

Zonificación de energía y propiedades del metal

Ya se ha observado que la configuración de distribuciónlas moléculas en la estructura de la superficie del metal pueden determinar las características individuales del material. En particular, el reflejo específico de muchos metales, así como su opacidad, se deben a la distribución de los niveles de energía. La acumulación de energías en niveles libres y ocupados contribuye a la asignación de cualquier cantidad en dos niveles de energía. Uno de ellos estará ubicado en la banda de valencia y el otro en las regiones de conducción. No se puede decir que la distribución de energía de los electrones en un metal sea estacionaria y no implique ningún cambio. Los elementos de la banda de valencia, por ejemplo, pueden absorber quanta de luz, migrando a la banda de conducción. Como resultado, la luz se absorbe, no se refleja. Por esta razón, los metales tienen una estructura opaca. En cuanto al brillo, es causado por el proceso de emisión de luz al devolver electrones activados por radiación a niveles de energía bajos.

Energía interna

Este potencial está formado por la energía de los iones, ytambién por el movimiento térmico de los electrones de conducción. Indirectamente, este valor se caracteriza por las cargas intrínsecas de las estructuras metálicas. En particular, para el acero que está en contacto con electrolitos, su propio potencial se establece automáticamente. Muchos procesos desfavorables están asociados con cambios en la energía interna. Por ejemplo, en este indicador, es posible determinar fenómenos de corrosión y deformación. En tales casos, la energía interna del metal causa la presencia de micro y macro fallas en la estructura. Además, la disipación parcial de esta energía bajo la acción de la misma corrosión también asegura la pérdida de una cierta fracción del potencial. En la práctica de la operación de productos metálicos, los factores negativos del cambio en la energía interna se pueden manifestar en forma de daño estructural y una disminución de la ductilidad.

La energía de un electrón en un metal

Al describir el agregado de partículas queinteractúan entre sí en un sólido, los conceptos mecánicos cuánticos de la energía de los electrones se utilizan. Usualmente, se usan valores discretos que determinan la naturaleza de la distribución de estos elementos sobre los niveles de energía. De acuerdo con los requisitos de la teoría cuántica, la medición de la energía del electrón se lleva a cabo en electrones-voltios. Se cree que en los metales el potencial del electrón es dos órdenes de magnitud mayor que la energía, que se calcula a partir de la teoría cinética de los gases en condiciones de temperatura ambiente. En este caso, la energía de los electrones de los metales y, en particular, la velocidad de los elementos no dependen de la temperatura.

La energía de iones en el metal

El cálculo de la energía de iones permite determinarcaracterísticas del metal en los procesos de fusión, sublimación, deformación, etc. En particular, los técnicos identifican la resistencia a la tracción y la elasticidad. Para hacer esto, presentamos el concepto de una red cristalina, en la que se ubican los iones. El potencial de energía de un ion generalmente se calcula teniendo en cuenta su posible efecto destructivo sobre una sustancia cristalina con la formación de partículas compuestas. El estado de los iones puede verse afectado por la energía cinética de los electrones eliminados de los metales durante la colisión. Dado que bajo las condiciones de aumentar la diferencia de potencial en el medio de los electrodos a miles de voltios, la velocidad del movimiento de la partícula aumenta significativamente, el potencial acumulado es suficiente para dividir contra moléculas en iones.

Poder de la comunicación

Los metales se caracterizan por tipos mixtos de conexión. Los enlaces covalentes e iónicos no tienen una distinción nítida y a menudo se superponen entre sí. Por lo tanto, el proceso de endurecimiento de un metal bajo la acción del dopado y la deformación plástica se explica simplemente por el flujo de un enlace metálico en una interacción covalente. Independientemente del tipo de estos enlaces, todos se definen como procesos químicos. Al mismo tiempo, cada enlace tiene energía. Por ejemplo, las interacciones iónica, electrostática y covalente pueden proporcionar un potencial de 400 kJ. La energía específica dependerá de la energía del metal cuando se interactúa con diferentes medios y bajo cargas mecánicas. Los enlaces metálicos se pueden caracterizar por diferentes indicadores de resistencia, pero en cualquier manifestación no serán comparables con propiedades similares en medios covalentes e iónicos.

Propiedades de los enlaces metálicos

Una de las principales cualidades quecaracterizar la energía de enlace, es la saturación. Esta propiedad determina el estado de las moléculas y, en particular, su estructura y composición. En un metal, las partículas existen en una forma discreta. Anteriormente, la teoría de los enlaces de valencia se utilizaba para comprender las propiedades operativas de los compuestos complejos, pero en los últimos años ha perdido su importancia. Con todas sus ventajas, este concepto no explica una serie de propiedades importantes. Entre ellos, podemos observar los espectros de absorción en compuestos, cualidades magnéticas y otras características. Pero al calcular la energía de la superficie en metales, uno puede identificar tal propiedad como inflamabilidad. Determina la capacidad de las superficies metálicas para encenderse sin activadores detonantes.

Estado de los metales

La mayoría de los metales se caracterizan por una valenciaconfiguración con estructura electrónica. Dependiendo de las propiedades de esta estructura, se determina el estado interno del material. Sobre la base de estos indicadores y teniendo en cuenta las relaciones, se pueden sacar conclusiones sobre los valores de la temperatura de fusión de un metal en particular. Por ejemplo, los metales blandos, incluidos el oro y el cobre, tienen un punto de fusión más bajo. Esto se explica por la disminución en el número de electrones desapareados de los átomos. Por otro lado, los metales blandos tienen una alta conductividad térmica, que, a su vez, se debe a la alta movilidad de los electrones. Por cierto, la energía de acumulación de metal bajo condiciones de conductividad óptima de iones, proporciona una alta conductividad eléctrica debido a los electrones. Esta es una de las características de rendimiento más importantes, que están determinadas por el estado metálico.

Conclusión

Las propiedades químicas de los metales determinan en gran medidasus cualidades técnicas y físicas. Esto permite a los especialistas enfocarse en el desempeño energético del material, en términos de la posibilidad de su uso bajo ciertas condiciones. Además, la energía del metal no siempre se puede considerar como independiente. Es decir, su propio potencial puede variar según la naturaleza de la interacción con otros medios. La relación más expresiva de las superficies metálicas con otros elementos es el ejemplo de los procesos de migración, cuando se produce el llenado de los niveles de energía libre.