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固体的硬度解读

来源:未知作者:化学自习室 点击:所属专题: 硬度
1.摩氏硬度 物质对外来机械作用的抵抗程度称为硬度,它是固态物质的一种物理性质。怎样定量比较物质的硬度呢? 早在1822年奥地利矿物学家摩氏 就选择了10 种比较常见的矿物做为硬度的10个等级来计量物质的硬度,这10种矿物由软到硬的顺序是: ①滑石②石膏③方解石④萤石⑤磷

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1.摩氏固体的硬度解读硬度

物质对外来机械作用的抵抗程度称为硬度,它是固态物质的一种物理性质。怎样定量比较物质的硬度呢? 早在1822年奥地利矿物学家摩氏

就选择了10 种比较常见的矿物做为硬度的10个等级来计量物质的硬度,这10种矿物由软到硬的顺序是: ①滑石②石膏③方解石④固体的硬度解读萤石⑤磷灰石⑥正长石⑦石英⑧黄玉⑨刚玉⑩金刚石,凡排在后面的矿物都能用其尖端在前面的矿物上划出刻痕来。

在测定某种物质的硬度时,将被测物和上述标准物互相刻划,就可得出被测物的硬度值。

例如锌片和方解石相互刻划时,锌片上留下刻痕,当用锌片和石膏相互刻划时,石膏上留下痕迹,说明锌比石膏硬、比方解石软,其硬度值应在2和 3之间,约为 2. 5。利用这种方法我们可以得出手指甲的硬度约为2,Cu 和 Al 为3,Fe等于4,钢在5 和5. 5 之间,玻璃为6,由于硬度大于7的物质是比较少见的,所以在测定常见物质的硬度时,可以不用上述的标准物,只要用指甲、钥匙、铁钉、小刀、碎玻璃片就可以了。

2. 布氏硬度

上面所谈的摩氏硬度又叫刻划硬度,因为测定方法简便,所以在地质工作中被广泛采用,在化学教材中也常做为比较物质软硬的标准( 如高中课本的金属硬度表)。但摩氏硬度是以天然矿物为等级,而这些矿物的硬度差并不一致,因此不能精确地表示硬度的绝对大小。在工业生产中又常采用布氏硬度做为计量标准。布氏硬度是通过仪器用3000N 的力把一个经淬火的钢球压入被测物中,再根据压痕的直径计算出来的,压痕越大,硬度越小,所以布氏硬度又称压入硬度,能更精确地表示金属材料的硬度。

3.硬度与微观结构的联系

物质的宏观性质是微观结构的反映,结构决定性质。不同类型的晶体,其硬度常常有很大的区别。原子晶体是由原子通过共价键结合而成的,分子晶体是由分子通过分子间作用力结合而成的,由于共价键比分子间作用力高1 - 2 个数量级,所以原子晶体比分子晶体硬得多,摩氏硬度值都在 7- 10 之间,而分子晶体的磷的硬度只 1左右。在已知物质中,金刚石的硬度最大,这是由于碳原子半径小,共价键的固体的硬度解读键能大,方向性强,破坏这样的共价键或使固体的硬度解读键角扭曲会受到极大的阻力。

离子晶体的硬度一般也比较大,根据库仑定律,离子间的静电力与离子电荷的乘积成正比,与核间距的平方成反比,所以当离子电荷相同时,离子半径之和越大,硬度越小。如 MgO的硬度为6.5,CaO仅4.5。当离子半径之和相近时,离子电荷越高,硬度越大,如MgO的硬度大于NaF(3.2) ,由于上述原因,在离子晶体中Al2O3( 刚玉) 的硬度最大。

金属晶体的硬度决定于金属键的强弱,由于金属原子的半径和未成对电子数差别很大,所以各种金属的硬度有着明显的不同。

从高中教材查得钠的硬度仅为0. 4,用小刀可以轻易地切割,与钠同样只有1 个最外层电子,半径比 Na大的Cs,硬度应比Na 小,事实与上述推测一致,其硬度仅为 0. 2。ⅥB 族元素未成对电子数量多( 6 个) ,其中 Cr 的原子半径最小,因此在金属中Cr 的硬度最大,与刚玉相当

具有层状结构的过渡型晶体,如滑石、石膏、云母、石墨在相互刻划时,层与层之间容易滑动,所以硬度很小。石墨在纸上能留下黑色划痕,可用来制铅笔。铅笔芯的硬度可用掺入黏土的比率来调节,硬度用H、B 表示,最软的是6B,最硬的是6H,考试涂卡时,用2B铅笔效果最佳。

(责任编辑:化学自习室)
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