Ränion aatomkristall, mille aatomid on omavahel ühendatud kovalentsete sidemetega, moodustades ruumilise võrgustiku struktuuri. Selles struktuuris on aatomitevahelised kovalentsed sidemed väga suunatud ja neil on kõrge sidemeenergia, mistõttu räni omab kuju muutmisel välistele jõududele vastupanu osutades suurt kõvadust. Näiteks aatomitevahelise tugeva kovalentse sideme hävitamiseks on vaja suurt välist jõudu.
Kuid just selle aatomkristalli regulaarsete ja suhteliselt jäikade struktuuriliste omaduste tõttu muutub sees olev võre suure löögijõu või ebaühtlase välise jõu mõjul.räniVälist jõudu on lokaalse deformatsiooni kaudu raske puhverdada ja hajutada, kuid see põhjustab kovalentsete sidemete purunemise mööda nõrku kristalltasapindu või kristalli suunda, mis omakorda põhjustab kogu kristallstruktuuri purunemise ja hapruse. Erinevalt sellistest struktuuridest nagu metallkristallid on metalli aatomite vahel ioonsidemed, mis võivad suhteliselt libiseda ja nad saavad aatomikihtide vahelise libisemise abil kohaneda väliste jõududega, näidates head elastsust ja mitte kergesti hapraks muutuvat.
RäniAatomid on omavahel ühendatud kovalentsete sidemetega. Kovalentsete sidemete olemus seisneb aatomite vaheliste ühiste elektronpaaride tugevas vastastikmõjus. Kuigi see side võib tagada aatomi stabiilsuse ja kõvaduseränikristallstruktuuri tõttu on kovalentsel sidemel pärast purunemist raske taastuda. Kui välismaailma poolt rakendatav jõud ületab kovalentse sideme taluvuse piiri, siis side puruneb ja kuna puuduvad sellised tegurid nagu vabalt liikuvad elektronid nagu metallides, mis aitaksid purunemist parandada, ühendust taastada või elektronide delokalisatsioonile pinge hajutamiseks toetuda, on see kergesti pragunema hakanud ega suuda oma sisemiste kohanduste abil üldist terviklikkust säilitada, mistõttu on räni väga habras.
Praktikas on ränimaterjale sageli raske absoluutselt puhtaks muuta ning need sisaldavad teatud lisandeid ja võredefekte. Lisandite aatomite lisamine võib häirida algselt regulaarset ränivõre struktuuri, põhjustades muutusi lokaalses keemilises sideme tugevuses ja aatomite vahelises sideme viisis, mille tulemuseks on struktuuris nõrgad alad. Võredefektid (näiteks vakantsused ja dislokatsioonid) muutuvad ka pingete koondumiskohtadeks.
Välisjõudude mõjul põhjustavad need nõrgad kohad ja pingete kontsentratsioonipunktid tõenäolisemalt kovalentsete sidemete purunemist, mistõttu ränimaterjal hakkab nendest kohtadest purunema ja süvendab selle haprust. Isegi kui algselt tugines see aatomitevahelistele kovalentsetele sidemetele suurema kõvadusega struktuuri ehitamiseks, on välisjõudude mõjul haprust murdumist raske vältida.
Postituse aeg: 10. detsember 2024