أسئلة: بنية البلورات الفلزية

الإجابة الصحيحة: وحدة الخلية

وحدة الخلية هي أصغر وحدة بنائية تكرارية ينتج عن تكرارها في الفراغ البلورة كاملة.

الإجابة الصحيحة: 8

في بنية BCC، تحيط بكل ذرة 8 ذرات مجاورة مباشرة.

الإجابة الصحيحة: 4

تتميز بنية FCC باحتوائها على 4 ذرات لكل وحدة خلية.

الإجابة الصحيحة: $r=\dfrac{\sqrt{3}}{4}a$

في بنية BCC، التماس يحدث على طول قطر المكعب، مما يؤدي إلى العلاقة $r=\frac{\sqrt{3}}{4}a$.

الإجابة الصحيحة: النحاس

النحاس مثال على بنية FCC، أما الحديد فبنيته BCC، والتيتانيوم والمغنيسيوم بنيتهما HCP.

الإجابة الصحيحة: عدد الذرات المجاورة المباشرة للذرة

العدد التناسقي هو عدد أقرب الجسيمات التي تحيط مباشرة بذرة معينة في البلورة.

الإجابة الصحيحة: 12

تتميز بنية HCP بعدد تناسقي يساوي 12.

الإجابة الصحيحة: مادة لا يكون ترتيب جسيماتها منتظمًا

المواد اللابلورية تفتقر إلى الترتيب المنتظم طويل المدى الذي يميز البلورات.

الإجابة الصحيحة: 2

بنية BCC تحتوي على ذرتين لكل وحدة خلية.

الإجابة الصحيحة: حجم الذرات ÷ حجم وحدة الخلية

كفاءة التعبئة هي النسبة المئوية لحجم وحدة الخلية التي تشغلها الذرات فعليًا.

الإجابة الصحيحة: $r=\dfrac{\sqrt{2}}{4}a$

في بنية FCC، التماس يحدث على قطر الوجه، مما ينتج العلاقة $r=\frac{\sqrt{2}}{4}a$.

الإجابة الصحيحة: الكتلة المولية وعدد أفوجادرو

تُحسب كتلة وحدة الخلية بقسمة كتلة الذرات الموجودة فيها على عدد أفوجادرو.

الإجابة الصحيحة: $0.127\ \text{nm}$

في $\text{FCC}$: $r=\frac{\sqrt{2}}{4}a=\frac{1.414}{4}\times0.36\approx0.127\ \text{nm}$. القيمة $0.156$ تنتج عن علاقة $\text{BCC}$.

الإجابة الصحيحة: $68\%$

$\frac{\sqrt{3}\,\pi}{8}\approx0.68$؛ أي أن نحو $32\%$ من حجم الخلية فراغ.

الإجابة الصحيحة: $d=\frac{N M}{N_A a^{3}}$

كتلة الخلية $N\frac{M}{N_A}$، وحجمها $a^{3}$، والكثافة كتلة على حجم.

في بنية BCC، تلمس الذرات بعضها البعض على طول قطر المكعب. طول قطر المكعب يساوي $a\sqrt{3}$. هذا القطر يتكون من نصف قطر ذرة في الزاوية + قطر كامل للذرة المركزية + نصف قطر ذرة في الزاوية المقابلة، أي $4r$. إذن $4r = a\sqrt{3}$ ومنها $r = \frac{\sqrt{3}}{4}a$.

حجم الذرات = $2 \times \frac{4}{3}\pi r^3 = \frac{8}{3}\pi r^3$. بالتعويض عن $r = \frac{\sqrt{3}}{4}a$، يصبح الحجم = $\frac{8}{3}\pi (\frac{3\sqrt{3}}{64}a^3) = \frac{\sqrt{3}\pi}{8}a^3$. كفاءة التعبئة = (الحجم المشغول / حجم الخلية $a^3$) = $\frac{\sqrt{3}\pi}{8} \approx 0.68$.

بنية BCC: تحتوي على 2 ذرة/خلية وعدد تناسقي 8. بنية FCC: تحتوي على 4 ذرات/خلية وعدد تناسقي 12.

المادة البلورية تتميز بترتيب منتظم للجسيمات يتكرر في الفراغ لتكوين شبكة بلورية. أما المادة اللابلورية، فلا يوجد لجسيماتها ترتيب منتظم أو نمط تكراري محدد.

في بنية FCC، تلمس الذرات بعضها على طول قطر الوجه. طول قطر الوجه يساوي $a\sqrt{2}$. هذا القطر يساوي $4r$ (نصف قطر + قطر + نصف قطر). إذن $4r = a\sqrt{2}$، ومنها $r = \frac{\sqrt{2}}{4}a$.

تعتمد الكثافة على: 1. كتلة وحدة الخلية (تُحسب من عدد الذرات والكتلة المولية للفلز مقسومة على عدد أفوجادرو). 2. حجم وحدة الخلية (مكعب طول الضلع $a^3$).