从原子层面看,当两块铁放在一起时,为何不能粘在一起?

两块铁的接触面,晶型之间难以完全契合,当铁原子之间的距离不够近时,分子之间的引力非常弱;而且空气中铁表面会被氧化,还会存在空气分子吸附在铁表面,隔阻了铁原子间的契合。

两个表面光滑的铅块,在相互压紧后会粘在一起,这是因为分子间存在引力;在高度真空中,把两块光滑的铁块用力压在一起,铁块也会被粘在一起,这就是铁的冷焊现象。

在铁块内部,相邻铁原子间以金属键连接,相当于共用外层核外电子,形成稳定的晶体结构;原子间在一定范围内会产生吸引力,小于一定距离后会转变为排斥力,如果距离大于10倍原子直径,原子间的吸引力将会非常微弱。

把两块铁合在一起时,铁块表面的晶型结构无法完全契合,接触面之间的分子距离,远远达不到吸引力起作用的范围,所以无法粘在一起。

而且在空气中,接触面的铁原子会被氧化,形成氧化铁;空气分子本身也会吸附在铁的表面,这会进一步阻碍铁块之间的接触。

如果把铁块的接触面处理得非常光滑,然后立刻放到高度真空中,施加一定压力让铁块接触,会大大增加铁块间铁原子的接触面积,就有可能使铁块之间的分子引力起作用,从而粘在一起。

或者把铁表面加热至熔融状态,破坏铁块表面的晶型结构再合到一起,当铁块冷却时,会形成新的晶型结构,也能使铁块粘在一起。

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