Ränion aatomikristall, mille aatomid on omavahel seotud kovalentsete sidemetega, moodustades ruumilise võrgustiku struktuuri. Selles struktuuris on aatomite vahelised kovalentsed sidemed väga suunatud ja neil on suur sideme energia, mistõttu räni on oma kuju muutvatele välisjõududele vastupanu osutamisel kõrge kõvadusega. Näiteks on aatomitevahelise tugeva kovalentse sideme hävitamiseks vaja suurt välist jõudu.
Kuid just selle aatomikristalli korrapäraste ja suhteliselt jäikade struktuuriomaduste tõttu, kui sellele mõjub suur löögijõud või ebaühtlane välisjõud, tekib sees olev võre.ränion raske puhverdada ja hajutada välist jõudu lokaalse deformatsiooni kaudu, kuid see põhjustab kovalentsete sidemete purunemist mööda mõningaid nõrku kristalli tasapindu või kristalli suundi, mis põhjustab kogu kristalli struktuuri purunemise ja rabeduse. Erinevalt sellistest struktuuridest nagu metallikristallid, on metalliaatomite vahel ioonsidemed, mis võivad suhteliselt libiseda, ja need võivad tugineda aatomikihtide vahelisele libisemisele, et kohaneda välisjõududega, näidates head plastilisust ja neid pole kerge murda.
Räniaatomid on omavahel seotud kovalentsete sidemetega. Kovalentsete sidemete olemus on tugev interaktsioon, mille moodustavad aatomitevahelised jagatud elektronpaarid. Kuigi see side võib tagada stabiilsuse ja kõvaduseräni kristallstruktuur, on kovalentsel sidemel raske pärast selle katkemist taastuda. Kui välismaailma poolt rakendatav jõud ületab piiri, millele kovalentne side võib vastu pidada, siis side katkeb ja kuna puuduvad sellised tegurid nagu metallides vabalt liikuvad elektronid, mis aitaksid purunemist parandada, ühendust taastada või tugineda stressi hajutamiseks elektronide ümberpaigutamisele, seda on lihtne puruneda ja see ei suuda säilitada üldist terviklikkust oma sisemiste reguleerimiste kaudu, mistõttu räni on väga rabe.
Praktilistes rakendustes on ränimaterjale sageli raske täiesti puhtaks saada ning need sisaldavad teatud lisandeid ja võre defekte. Lisandite aatomite kaasamine võib häirida algselt korrapärast ränivõre struktuuri, põhjustades muutusi kohaliku keemilise sideme tugevuses ja aatomitevahelises sidemerežiimis, mille tulemuseks on nõrgad piirkonnad struktuuris. Võre defektid (nagu vabad töökohad ja nihestused) muutuvad samuti stressi koondumiskohtadeks.
Kui välised jõud toimivad, põhjustavad need nõrgad kohad ja pingete kontsentratsioonipunktid tõenäolisemalt kovalentsete sidemete katkemist, mistõttu ränimaterjal hakkab nendest kohtadest purunema, suurendades selle haprust. Isegi kui see tugines algselt suurema kõvadusega struktuuri ehitamiseks aatomitevahelistele kovalentsetele sidemetele, on välisjõudude mõjul raske vältida rabedat purunemist.
Postitusaeg: 10. detsember 2024