التشسس يك الوجلة الأولى
إنتاج علم مواد البنية البلورية
مقدمة
الذرة هي أصغر وحدة ل المادة . يخ المواد الصلبة تترابط الذرات ببعضها تربطاً وثيقاً ويعتمد نوع
هذا الترابط وقوتة ؛ وبالتالي خواص المادة؛ على خصائص ذرة العنصر أو ذرات العناصر المكونة للمادة.
لي كثير من الأحيان ؛ آي المعادن ؛ يكون الترابط وبالثالي و ضع الذرات مرتباً يخ منظومة
ف ندرس خصائص الذرة وآنواع الترابط بين الذرات و كلك الخلية الوحدية و خصائصها
هذه الحقيبة سوف تتناوب كثيرآً كلمتا معدن و فلز وهما يعنيان نفس الشيء
تتكون الذرة من نواة صغيرة جداً يدور حولبا جسيمات سالبة الشحنة تسمى إلكترونات يذ
مدارات ؛ كما هو موضح بشكل (1-1) . تتكون النواة من جسيمات موجبة الشحنة تسمى بروتونات
الشحنات الموجبة (البروتونات) يساوى عدد الشحنات السالبة (الإلكترونات). كتلة البروتون تساوى تقريباً
كتلة النيوترون وهي حوالي "10 * 1467 كجم ما كتلة الإلكترون فهي أقل بكثير من ذلك وهي
حوالي *9.113:10 كجم و بالتالي فإن معظم كتلة الذرة مركزة بق النواة. تترابط آجزاء النواة لوجود
قوى خاصة تسمى القوة النووية. فمندما تتقارب الجسيمات لدرجة كبيرة تصبح قوى الجذب كبيرة جداً
و أكبر بكثير من قوى التناضر بين البروتونات.
1-1-1العدد الذري
شكل (1-1) الذرة
نجلا

‎١١6‏ بيك الوحلة الأولى
علم الواد البنية البلورية
2-1-1 الوزن الذري
يعرف الوزن الذري للذرة بآنه عدد البروتونات + عدد النيوترونات و يستخدم ليذ قياسه ما يسمى بوحدة
الكتلة الذرية (نتصتة)
31-1 النظائر
لعنصر ما يكون متوسط الأوزان الذرية لنظائره وبالثالي فهو عادة لا يكون عدداً آ؛ أما العدد
الذري فيكون عدداً صحيحاً دائماً عادة ما تعرف وحدة الكتل الذرية بآنها 1/12 لنظير الكربون
كما آشرنا من قبل
‏4< . بحيث يكون آقرب مداز للنواة هو 1
‏ج) تتقسم هذه المدارات إ لى مدارات داخلية تسمى 1,4:,5. سعة المدارة هي 2 إلكترون ؛ سعة المدار
ه ) تتوزع الإلكترونات بين المدارات المختلفة حسب قواعد خاصة بطاقة الإلكترونات.
مثال: باستخدام جدول (1-1) وضح التوزيع الإلكتروني لعنصر الماغنسيوم (ع015)
الحل: من الجدول فإن العدد الذري (عدد الإلكترونات) لي الماغنسيوم هو 12 وهي موزعة كلآني
063 2 8*2 172و معنى ذلك أن المدار الأول به 2 إلكترون يذ ؟ ‏ (183) والمدار الثاني به 2
إلكترون بي ؟ و 6 إلكترونات يذ 0 9 20 82 2) و المدار الثالث به 2 إلكترون ل و (53 3).

التخمس يق ةي
إنتاج علم مواد البني البلورية
تعرف إلكترونات التكافؤ بآنها عدد الإلكترونات يق المدار الأخير
مثال: من جنول (1-1) أوجد إلكترونات التكافؤ لكل من الخارصين (7«0) و الجرمانيوم (68)
جدول (1-1)
التوزيع الالكترونى لبعض العناصر الهامة
التوزيع الالكترونى العدد الذرى . الرمز الخصر
7 8 معوصات
8 مطل
دمي
ث4 ؟متثو3 ؟م! تلم
توه ا ليقكمتثر3 *م! نم5
7ل3 3*3 *م! المم
4ر4 323031 *م! 33 كم عند

التخصس يك الوجلة الأولى
إنتاج علم مواد البنية البلورية
الحل: من جدول (1-1) نجد آن توزيع الإلكترونات ل الخارصين هو 152572535730
83 3 أي آن عدد الالكترونات . المدار الأخير (إلكترونات التكافو) هو 2
توزيع الإلكترونات يخ الجرمانيوم * 5241 0194 53 م 23 535 م 2 152:2 أي أنه عدد
إلكترونات التكافؤ هو 4
تعتبر إلكترونات التكافؤ هامة جداً لسببين
ب) مسؤوليتها المباشرة عن طرق الترابط بين الذرات كما سوف نرى.
6-1-1 قاعدة الثمانية
إذا آمعنا النظر بي جدول (1-1) نجد آنه لا يوجد يخ المدار الأخير سوى ؟ أو 8 و0 . هناك قاعدة هامة
وهي باستثناء البيدروجين والبيليوم ؛ فإن و جود ثمانية إلكترونات بي المدار الخارجي (أي امتلاء م1
يمثل القوة الدافعة للروابط بين الذرات. الغازات الخاملة مثل الأرجون والنيون (عش ,»7 لا تتفاعل لأن
لها ثمانية إلكترونات لي المدار الأخير. آما بالنسبة للهيليوم فهي الحالة الوحيدة التي تكتفي
بإلكترونين وذلك لوجود مدار واحد فقمل. العناصر الأخرى التي ليس لها هنا العدد منه إلكترونات
التكافؤ تسعى لتحقيقه بإحدى السبل الآتية
أ) فقد الإلكترونات.
ب ) اكتساب الإلكترونات.
ج) المشاركة مع ذرات أخرى يق المدارات الأخيرة
71-1 الأيون
ندما تفقد الذرة إلكتروناً أو أكثر فإنها تصبح موجبة الشحنة وفى هذه الحالة تسمى أيوناً موجباً
أوكاتيوناً؛ آما إذا اكتسبت الذرة إلكتروناً أو أكثر فإنها تصبح سالبة الشحنة وتسمى آيوناً سالباً أو

التخسس يك الوجلة الأولى
إنتاج علم مواد البنية البلورية
1 الروابط الذرية في المواد الصابة
آ ) الرابظة الأيونية
ب) الرابلة التساهمية
ج ) الرابطة المعدنية
1-2-1 الرابطة الأيونية
يتعدى ثلاثة وبالتالي فإنه من الأسهل لها فق إلكترونات التكافؤ للوصول لحالة استقرار عن اكتساب
عدد كبير من الإلكترونات. بالنسبة سلافلذات فإن عدد إلكترونات التكافؤ كبيرو بالتالي يسهل
اكتساب إلكترونات للوصول للعدد ثمانية (أو هو عدد الاستقرار). مثال لبذه الرابطة كلوريد الصوديوم.
الصوديوم (379) فلز به إلكترون واحد لي المدار الأخير و الكلور (61) لا فلز به سبعة إلكترونات لي
المدار الأخير
يفقد الصوديوم الإلكترون ليتحول إلى أيون موجب و يكَتسب الكلور هذا الإلكترون ليتحول إلى أيون
سالب. تتجاذب هذه الأيونات وتحدث الرابطلة الأيونية
شكل (12-1 ) وشكل(2-1 ب) يوضحان الرابطلة الأيونية
2-2-1 الرابطة التساهمية
يذ هذه الرابطة تصل حالة الاستقرار عندما تتشارك الزرات ب الالكترونات. عندما تترابط ذرتان رابطة
الإلكترونات ت كلاً من الذرتين. شكل (3-1) يوضح الرابطة التساهمية للميثان لم633). من
الشكل يتضح أن الذرات تتقارب إلى حد كبيرو يؤدى ذلك إلى تجاذب قوى شديد بين الذرات الأمر
الذي يحتاج إلى طاقة كبيرة لفصل الرابطة. مثال لبذه الرابطة مادة الماس التي ترتبط جميع ذرات
الكربون

‎٠6‏ بيك الوجلة الأولى
الرابطة الأيونية
‏شكل(2-1) الرابطة الأيونية
‏المكونة لها بروابط تساهمية وبالتالي نجد آنه الألماس أكثر المواد صلادة ولا ينصهر إلا عند درجة حرارة
تقارب 3000 درجة مثوية
‏شكل (3-1) الرابطة التساهمية

التخسس ‎٠١‏ ميك الوحلة الأولى
إثتاج علم المواد البئية البلورية
1-2-2-1الجزيء
هو عبارة عن مجموعة ذرات مترابحلة مع بعضها برابحلة تساهمية و يمكن تعريف الوزن
الجزيء بأنه مجموع الأوزان الذرية للذرات المكونة له
مثال؛ إذا كان الوزن الثري لذرة البيدرو جين هو ت08قة 1.008 والوزن الذري لذرة الكربون هو 12.011
تصقة أوجد الوزن الثري لجزيء الميثان.
الحل: من شكل (3-1) نجد آنه جزيء الميثان يحتوى على أربع ذرات من البيدرو جين وذرة كربون وبالتالي
فالوزن الجزيء هو © +4«11
32-1 الرابطة الفلزية (المعدنية)
تعتمد هذه الرابطة على إطلاق ذرات الفلزات لإلكترونات التكاذؤ لتصبح حرة الحركة بين الذرات
وتصبح بقية الذرات أيونات موجبة. تكون هذه الإلكترونات ما يسمى بالسحابة الالكترونية التي تعمل
على ربط الأيونات الموجبة ببعضها . شكل (4-1) يمثل الرابطة المعدنية. هذه الرابطة قد تكون ضعيفة
كما ب حالة الزئبق حيث تبلغ درجة حرارة
أنسهنارء 6 39- تور قد تمكون قرية جنا كج ايلا حالة
التتجستن حيث تبلغ درجة انصهاره 341096
شكل (4-1) الرابطة المعدنية

التخصس ‎١١‏ يك الوجلة الأولى
إنتاج علم مواد البنية البلورية
4-2-1 الروابط الثانوية
من المعروف أن الذرات والجزيئات متمادلة كهربياً ولكن التوزيع المتجانس للإلكترونات يذ الذرة
أوالجزيء قد يختل بمعنى أن جزماً من الذرة أو الجزيء يصبح سالباً والجزء الآخر موجباو تترابط
اذب مع الجزء الموجب من ذرة أو +
ائية القلبية. شكل (1- 5) يوضح ترابط جزيثات ثائية القطبية
آ) مؤقتة أي لحظية الوجود ولا يتعدى عمرها بضع ثوانو لكنها متجددة بمعنى آنه كلما تلاشى جزيء
ب ) دائمة آي لا تتغير مع الوقت وهي أكشثر استقراراً وبالتالي فإن شائية القطبية الدائمة أقوى
بكثير من ثائية القطبية المؤقتة .يخ العموم فإن الروابطل الثانوية أقل قوة من الروابط الأساسية.
3-1 للواد الهندسية
يمكن تعريف المواد البندسية بآنها المواد ذات الأهمية البندسية و يمكن تقسيمها لثلاثة آنواع
وهي الفلزات و البوليمرات و الخزفيات و معظم الاختلافات الأساسية يخ الخواص بينها سببها التركيب
الإلكتروني لذراتها وبالتالي أنواع الروابط.

التخصس يك الوجلة الأولى
إنتاج علم مواد البنية البلورية
تتميز الفلزات عموماً بأن عدد إلكترونات التكافؤ لا يز
آ ) التوصيل الجيد للكهرباء والحرارة
ب) لها بريق و لممان عندما تصقل
بد عن ثلاثة مما يؤدي إلى حرية حركة
ج) غير من ذة للضوم
د ) لها قابلية كبيرة للتشكيل.
هي عبارة عن سلاسل طويلة (جزيئات عملاقة) من ذرات الكريون المرثبطة بالبيدروجين و قد تشمل بعض
المناصر الأخرى و لكن الأساس هو الكريون و البيدرو جين و أغلبها له الخواص التالية
آ ) سيئة التوصيل للكهرباء والحرارة
ب ) عاكسة سيئة للضوء وبالثالي فإنها ته افة أو شبه شفافة عندما تكون على شكل
شرائع رقيقة
يمكن تشكيلة بسهولة ولذلك فإنه خ كثير من الأحيان يطلق الناس آسم اللدائن عذد
الإشارة إلى البوليمرات و لكنة يخ الواقع فآن اللدائن جزء من البوليمرات.
ات ولا فلزات و تكون الرابطة الذرية إما أيونية بالكامل أو الجزء الأغلب
و هي عادة
ب) قصفة (سهلة الكسر)
ة أو بمعلى آخر ذو بنية بلورية. يخ هذه المواد ؛ ترتب
كل المعادن و كثير من الخزفيات تسمى مواد بلو
الذرات بي أشكال هندسية ثلاثية الأبعاد بطريقة منتظمة و متك
وماج