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なぜ金属固体が柔らかくて硬いのですか?

金属固体の硬度は、いくつかの要因に依存します。

1。 金属結合:

* 強い金属債: 金属は、非局在電子の「海」によって一緒に保持されます。これらの電子は構造全体で自由に移動し、陽性の金属イオン間に強い静電魅力を生み出すことができます。この強力な結合は、融点が高く、一般的に硬質固体につながります。

* 弱い金属結合: 一部の金属では、金属結合が弱くなっています。これは、次の場合に発生する可能性があります

*金属イオンは大きく、電子雲が拡散しています。

*結合に利用できる価電子電子の数は低いです。

*金属原子はゆるく詰め込まれています。

2。結晶構造:

* 密集した構造(FCC、BCC、HCP): 原子がしっかりと詰め込まれているこれらの構造は、より硬くなる傾向があります。これは、それらが変形に対してより耐性があるためです。

* コンパクトな構造が少ない: コンパクトな構造が少ない金属は、原子の間により多くの空間を持ち、それらをより柔らかくします。

3。 合金:

* ソリッドソリューション: 2つの金属が固形溶液を形成する場合、得られる合金は純粋な金属のいずれよりも硬くなる可能性があります。これは、異なるサイズの原子によって引き起こされる結晶格子の歪みによるものです。

* 金属間化合物: これらは、特定の化学量計を持つ2つ以上の金属の間に形成される化合物です。しばしば、構成金属とは異なる硬度を含むユニークな特性を持っています。

4。 その他の要因:

* 温度: 原子の振動が増加するにつれて、金属はより高い温度で柔らかくなります。

* 不純物: 不純物は、原子の定期的な配置を破壊することにより、金属を柔らかくすることがあります。

例:

* ハードメタル: 鉄、タングステン、クロム、チタン。これらには、強力な金属結合とコンパクトな結晶構造があります。

* ソフトメタル: ナトリウム、カリウム、鉛。これらには、金属結合が弱く、コンパクトな構造が少ない。

* 合金: 鋼(炭素付きの鉄)は、純粋な鉄よりもはるかに硬いです。 真鍮(銅と亜鉛)は、銅または亜鉛よりも困難です。

要約すると、金属固体の硬度は、金属結合の強度、結晶構造、合金の存在、およびその他の要因に依存する複雑な特性です。

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