Slide 1

MALZEME BİLGİSİ
Doç.Dr. Gökhan Gökçe
2. MALZEME YAPISI
Doğada bulunan doğal maddelerden elde edilen malzemeler
elde edilme yöntemlerine ve hammaddelerine göre farklı
yapılara sahiptir. Malzemelerin sınıflandırılmasında
malzemenin yapısal özellikleri baz alınmaktadır. Madde
atomlardan oluşur ve atomların farklı dizilişleri de o maddenin
tüm özelliklerini etkiler.
Karbon lif
Aktif karbon
Atom bir kimyasal elementin bütün özelliklerini taşıyan
en küçük parçacığıdır. Bir atomda, çekirdeği saran
negatif yüklü bir elektron bulutu vardır. Çekirdek ise
pozitif yüklü protonlar ve yüksüz nötronlardan oluşur.
Atomdaki proton sayısı elektron sayısına eşit olduğunda
atom elektriksel olarak yüksüzdür.
Elektron ve proton sayıları eşit değilse bu parçacık iyon
olarak adlandırılır. İyonlar oldukça kararsız yapılardır ve
yüksek enerjilerinden kurtulmak için ortamdaki başka
iyon ve atomlarla etkileşime girerler.
Atomlar, atomik sayı ve atom ağırlıkları ile belirlenirler.
Atom sayısı proton sayısına eşittir. Atom ağırlığı ise nötron,
proton ve elektron ağırlıklarının toplamına eşittir.
Atom numarası (Z), çekirdekte bulunan (+) yük birimlerinin
sayısıdır (Proton +1 yüklü olduğu için atom numarası
çekirdekteki protonların sayısına eşittir.
Atomun elektrik yükü nötr olduğunda atom numarası atomun
çekirdeği etrafındaki elektron sayısını verir.
Kütle numarası (A) çekirdekteki proton, nötron ve dışındaki
elektronların toplam kütlesini verir.
Ör: Kütle numarası (A) 14, atom numarası (Z) 7 olan azot (N)
atomunun çekirdekte 7 proton (Z kadar), 7 nötron (A-Z kadar) ve
çekirdek dışında 7 elektronu (Z kadar) vardır.
Mühendislik problemlerinde atom ağırlıklarının (yoğunluk ve
ısınma dışında) fazla bir önemi yoktur. Çekirdek ve çevredeki
elektronlar ise önemlidir.
Elektronlar çekirdek etrafındaki yörüngede sonsuz hızlarla
dönerler. Kabuk olarak adlandırılan bu bölgedeki elektronların
en dıştakilerine valans elektronu denir. Bu elektronlar, metalik
malzemelerde malzeme özelliklerini etkiler. Malzemenin
kimyasal
özelliklerini, atomlar arası bağ
kuvvetini, atom büyüklüğünü, elektrik
ısı iletkenliğini, optik özelliklerini
ve diğer bir çok özelliği etkiler.
Doğada cisimler katı, sıvı ve gaz formda bulunurlar(klasik form).
Şu anda tanımlanmış toplam 16 hal vardır, bunlar, klasik haller dışında; sıvı kristal, amorf katı, manyetik düzenli, süperiletken, süperakışkan, Bose-Einstein yoğunlaşması, Rydberg
molekülü,plazma(iyonlaşmış gaz), kuark-gluon plazması, dejenere madde, süperkatı, sicimsi sıvı ve süpercamdır. Gündelik hayatta maddeler genel olarak katı, sıvı ya da gaz halinde
bulunur, ancak Dünya dışında, evrendeki maddenin %99'u plazma (iyonlaşmış gaz) halindedir.
Katılarda atomlar arası mesafe
çok yakındır. Şekillerinin
değişebilmesi için büyük
enerjiler gerekir.
Sıvı atomları arası bağlar
zayıftır ve kolay hareket
ederler.
Gazlarda atomlar arası
mesafe çok fazladır. Bu
yüzden hareket serbestlikleri vardır.
Atomsal bağlar
MgCl2, NaCl, MgO, Al2O3
*İyonik
*Kovalent
*Metalik
Kovalent bağ
ametallerin kendi
aralarında yaptığı
kimyasal bağdır.
Elektronların ortaklaşa
kullanılmasıyla olur.
HF, H2, H2O
İyonik bağ metal
elementlerle ametal
elementler arasında
gerçekleşir. Bir atomun
elektronu fazla, diğerinin
az olması durumunda
gerçekleşen iyonik
bağda fazla elektronu
olan az olana elektron
verir. Bu sayede atomlar
+ ve – yüklerle
yüklenirler.
Metalik bağ, metaller arasındaki, bir ya da daha çok atomu
bir arada tutan bir kimyasal bağ türüdür.
Metaller genellikle yüksek
kaynama ve ergime
noktalarına sahiptirler ve bu
da atomlar arasında güçlü
bir bağ olduğuna işaret
eder.
Kafes Sistemleri
Bir kristali oluşturan tanecikler 3 boyutlu bir kristal örgü içinde
belirli bir düzende dizilmişlerdir. Kristal örgüsünü tanımlayan
en küçük kristal parçasına birim hücre denir.
Bu birim hücreler 3 boyutlu bir uzayda
dizilerek bir kristal (kristal kafes) oluştururlar.
Metal atomları düzenli bir şekilde ve belirli bir
konumda bulunurlar. Atomların bulundukları
noktalar birleştirilirse, düzgün geometrik
şekiller meydana gelir. X ışınları ile yapılan
incelemeler sonunda metallerin 14 düzgün
geometrik şekle sahip olduğu belirlenmiştir.
Metallerin bu geometrik
şekilleri kristal kafes
olarak anılır. Bunlar 7
grup altında toplanır:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Kübik
Ortorombik
Rombohedrik
Monoklinik
Triklinik
Hekzagonal
Tetragonal
Gümüş metali yüzey merkezli kübik
yapıdadır. Birim hücrenin bir
kenarının uzunluğu 0,407nm
(nanometre) olduğuna göre gümüş
atomunun
yarıçapını (pikometre) hesaplayınız.