Bondio Metelig

Beth yw metelau?

Metelau yw elfennau gydag adeileddau enfawr (giant structures), lle bo'r atomau wedi'u huno gan fondiau metelig.

Mae gan fetelau electronau rhydd yn eu plisg allanol sydd yn tueddu rhannu rhwng yr holl atomau yn yr adeiledd i ffurfio môr o electronau. Mae'r electronau hyn yn rhydd i symud rhwng yr atomau ac felly rydym yn eu galw'n dadleoledig (delocalised). Er bod yr atomau yn y diagram uchod yn edrych fel ïonau positif, atomau ydynt. Mae'r bond metelig yn ffurfio gan yr atyniad cryf (electrostatig) rhwng niwclysau'r atomau a'r electronau dadleoledig hyn.

Theori Uwch

Y mwy o electronau dadleoledig, cryfach y bond. Felly os ydym yn edrych ar fetelau cyfnod 3 (sodiwm, magnesiwm, alwminiwm), dylwn weld bod y bond metelig yn cryfhau wrth fynd ar draws ac yn wir dyna'r hyn sy'n digwydd. Yn ogystal â hyn mae gan elfennau mwy o brotonau wrth symud ar draws ac mae hwn hefyd yn cynyddu'r atyniad rhwng y niwclysau a'r electronau.

Cefndir: Adeiledd Grisialog Metelau

Credwch ai beidio, mae metelau wedi'u gwneud allan o risialau.

Yn aml gallwn newid briodweddau metel (caledwch, hyblygrwydd ac ati) gan ei boethi a'i 'weithio' fel gof (blacksmith) er mwyn reoli maint y grisialau hyn. Mae taro metel pan yn oer yn creu llawer o risialau bach - sydd yn gwneud y metel yn fwy caled, llai hyblyg ac felly yn fwy brau (brittle). Gallwn newid y metel i fod yn fwy hyblyg wrth ei boethi a'i adael i oeri'n araf.

Mae metelau â grisialau mawr yn fwy hyblyg oherwydd mae mwy o gyfle i atomau llithro heibio'i gilydd - mae gan atomau broblem symud ar ffiniau'r grisialau.

O ganlyniad, gallwn ychwanegu meintiau bychain o fetelau eraill er mwyn 'torri lan' y trefniant cyson mewn grisialau i greu aloi sydd yn galetach na'r metelau unigol, e.e. mae pres yn galetach na chopr a sinc.

aloi pres

Sodiwm vs. Alwminiwm

Mae'n diddorol gweld effaith nifer yr electronau a phrotonau ar briodweddau metelau.

Priodwedd Sodiwm [11e-, 11p+] Alwminiwm [13e-, 13p+]
Berwbwynt Uchaf
Ymdoddbwynt Uchaf
Dwysedd Uchaf
Caledwch Uchaf
Dargludedd Trydan Uchaf

Sut ydy adeiledd metelig yn effeithio ar ferwbwynt?

Oherwydd bod gan alwminiwm 3 electron yn ei blisgyn allanol i gymraru â dim ond 1 gan sodiwm, mae ganddo 3 gwaith y dwysedd electronau. Hefyd mae gan alwminiwm 2 proton ychwanegol. Mae hwn yn meddwl bod mwy o atyniad rhwng yr 'ïonau' a'r 'môr' mewn alwminiwm, sy'n arwain ac fondio metelig cryfach. O ganlyniad, bydd angen mwy o egni i wahanu'r atomau mewn alwminiwm.

Gwydrau Metelig

Gwydrau metelig yw metelau sydd wedi cael eu trin er mwyn cael gwared unrhyw adeiledd grisialog. Un ffordd o'u ffurfio yw i'w poethi a'u hoeri'n gyflym dros ben. Mae hwn yn atal y cyfle i ffurfio grisialau. Bydd gan wydrau metelig briodweddau arbennig. Caiff yr adeiledd ei alw'n amorffaidd (amorphous). Bydd gwydrau metelig yn aml yn aloiau.

Priodweddau Arbennig

  • Ychydig iawn o gyfangiad (shrinkage) wrth eu hoeri.
  • Llai tebygol i gyrydu a thraul (wear and tear).
  • Mwy gwydn (tough).
  • Llai brau (brittle).

Defnydd

Mae gwyddonwyr dal yn profi defnydd ar gyfer gwydrau metelig. Un defnydd yw ffurfio bioddefnydd (biomaterial). Caiff Mg60Zn35Ca5 ei ddefnyddio i wneud sgriwiau, piniau a phlatiau esgyrn. Mae'n hydoddi yn y corff yn raddol ac mae asgwrn newydd yn cymryd ei le. Hefyd, mae gwydrau metelig yn trosglwyddo egni elastig yn dda, felly cânt eu defnyddio i wneud racedi tenis ac ati.

Mae gan Liquidmetal gwefan dda ar ddefnydd Gwydrau Metelig. Mae'r dudalen hon yn ddiddorol iawn.

Peli unfath yn bownsio'n wahanol - dibynnu ar y metal sydd ar y gwaelod.