Kristal Katılar

Kristal Katılar
Kristal katılar
 Atom, molekül veya iyonlar düzenli bir sırada (örgü) dizilmişlerdir.
 Belirli bir geometrik şekilleri ve e.n. vardır.
 Anizotropi özelliği gösterirler.
Cu, Fe… vs. gibi bütün metaller
NaCl, CsF…vs. gibi iyonik bileşikler
elmas, fosfor, argon….vs. gibi ametaller
benzen, metan …..vs. gibi kovalent bileşikler
metan
elmas
Amorf katılar
 Atom, iyon veya moleküller rastgele düzenlenmişlerdir.
 Belirli bir geometrik şekilleri ve e.n. ları bulunmaz.
 Örnek: cam, plastik, lastik
1
Örgü (Lattice)
 Örgü noktaları, sonsuz sayıda, düzgün biçimde, 1,2, veya 3-D
düzenlenerek örgüyü oluşturur.
 Örgü noktalarının çevresi özdeştir.
 Özgün desen her bir örgü noktasına motif ilave edilerek elde edilir.
2D- Kare örgü
motif : tek atom veya atom grupları
Uzay örgüsü + motif = Kristal Yapı
Uzay örgüsü: Örgü noktalarında atom veya moleküllerin bulunduğu örgü veya desen
2
Birim Hücre
!! yanlış !!
Kübik birim hücre
Birim Hücre
 Kristal örgüyü tanımlayan en küçük parçadır.
 Üç boyutta tekrarlanması kristali oluşturur.
 Kristalin tüm simetri elemanlarını içerir.
 Üç öteleme (a,b,c) ve üç açı (,,) ile tanımlanır. (Hücre parametreleri)
Birim hücrenin üç boyutlu düzenlenmesi ile kristal sistemi oluşur.
3
Kristal Sistemi
Hücre parametrelerinin farklı kombinasyonu ile yedi tane kristal sistemi
(kristal sınıfı) meydana gelir.
4
Kristal Örgüleri
Her bir kristal sınıfında atomların farklı düzenlenmesi ile 14 farklı kristal örgüsü oluşur.
14 farklı kristal örgüsüne Bravais Örgüleri adı verilir.
5
Sıkışık İstiflenme
Atomların 2D- istiflenmesi
Koordinasyon Sayısı
Atomun etrafındaki komşu atom sayısı
Basit istiflenme
KS : 4
Sıkışık İstiflenme
KS : 6
Atomların 3D- sıkışık istiflenmesi
hsi : hekzagonal sıkışık istiflenme
ABABAB…………KS: 12
ksi: kübik sıkışık istiflenme
ABCABCABC……..KS:12
hsi
ksi
6
3D- Sıkışık Istiflenme
KS
3
6
+3
12
2 Td boşluk (KS = 4)
3 atom bir düzlemde
+ 1 atom düzlemin
altında veya üzerinde
1 Oh boşluk (KS = 6)
ymk  ksi
3 atom bir düzlemde
+ 3 atom düzlemin
altında veya üzerinde
7
Sıkışık İstiflenmedeki Boşluklar
N atomlu sıkışık istiflenmede
N tane oktahedral boşluk
2N tane tetrahedral boşluk bulunur
8 tetrahedral boşluk
4 oktahedral boşluk
8
Kübik Kristal Sistemi
Polonyum (Po)
Fe, V, Cr, Mo, W
Basit
Küp (bk)
Hacim merkezli
küp (hmk)
CN = 6
CN = 8
Yüzey merkezli
küp (ymk)
CN = 12
9
birim hücrede örgü noktası sayısı
Örgü Noktası Yeri
Köşe
Kenar
Yüz
Hücre içi
Hücreye katkısı
1/8
¼
½
1
Kübik Sistemde Birim Hücredeki Atom Sayısı
Atom Sayısı
bk
8(1/8)
hmk
8(1/8) + 1
1
2
ymk
6x1/2 + 8(1/8)
4
10
Metalik Kristaller
• Çoğu metaller (ksi), (hsi) ve (imk) iç merkezli kübik ve imk kristal yapılarına bulunur.
imk(KS:8) Be, Mg, Zn, Cd, Ti, Zr, ….
hsi (KS:12) Zn, Cd, Tl….
ksi (KS:12) Cu, Ag, Au, Al, Ni, Pd, Pt
• Bir metal için, basınç ve sıcaklık değiştirilirse birden çok kristal yapıda
elde edilebilir.
Co ABCABC 500 °C >
Co ABABAB 500 °C <
• Yumuşak ve dövülebilir metaller, genellikle (ymk) yapısındadır. (bakır)
ymk yapılarda daha çok düzlem mevcuttur.
• Sert ve kırılgan metaller genellikle (hsi) yapısındadır (çinko)
• Çoğu metal bükülebilir, çünkü metalik bağ yöne bağımlı değildir.
• Atomlar birbiri üzerinde kayabilir ve yeniden kristal şekli alabilir.
11
Kübik Kristal Yapılarda Atom Yarıçapları
r = a/2
a3/4
a2/4
DO= % 52
% 68
% 74
a: Birim hücre kenar uzunluğu
r: Atom yarıçapı
Doluluk Oranı : (Vküre / V birim hücre) x100
12
Problem
Al ( 26.98 akb) ymk yapıya sahiptir ve atom yarıçapı 143.2 pm dir.
a) Birim hücre boyutunu
b) Al metalinin yoğunluğunu hesaplayınız.
a) r = a2/4
a = 4(143.2)/(2)1/2 = 405.0 pm
b) Birim hücre kütlesi = 4 Al atom kütlesi
(26.98)(g/mol)(1mol/6.022x1023atom)(4 atom/birim hücre) = 1.792 x 10-22 g
Birim hücre hacmi a3 = (405x10-10cm)3 = 66.43x10-24 cm3
Yoğunluk d = m / V ( birim hücre başına g/cm3)
Birim hücre yoğunluğu = 1.792x10-22g / 66.43x10-24 cm3 = 2.698 g/cm3
13
Problem : ymk kristal örgüsünde doluluk oranı nedir?
Küre hacmi : 4/3r3
ymk örgüde toplam küre hacmi V = 4(4/3r3)
Birim hücre hacmi = a3
ymk örgüde r = a2/4
Doluluk Oranı : (Vtoplam küre / a3) x100
DO =
4(4/3r3)
a3
X100 =
4(4/3)(a2/4)3
x100 = % 74
a3
14