BÖLÜM 2. SERAMİK KRİSTAL YAPISI 1. Atomik Yapı (atomun elektronik yapısı, elektronegatiflik, bağ enerjisi) 2.1. Atomik Bağlanma 2.1.1. İyonik Bağlanma 2.1.2. Kovalent Bağlanma 2.1.3. İyonik ve Kovalent bağ Kombinasyonları 2.2. Polimorfizm ve Faz Dönüşümleri 2.3. Kristal Yapıları 2.3.1. Kristal Yönleri ve Düzlemleri 2.4. Seramiklerin Kristal Kimyası 2.4.1. Kristal Kimyası Kavramları 2.4.2. Kristal Kimya Yerdeğişimleri 2.5. Seramik Kristal Yapıları 2.5.1. Bir Elementli Seramik Yapıları 2.5.2. İkili Seramik Yapıları 2.5.3. Üçlü Seramik Yapıları 2.5.4. Karbür ve Nitrür Yapıları
Atomun elektronik yapısı Na
Örnek: Fe
Elektronegatiflik
Bağ Tipleri
Kovalent Bağlanma
İyonik Bağlanma Neon Argon
van der Waals
Kararlı kristal yapı elektriksel yük dengesi atomların yoğun paketlenmesi, atom başına bağ sayısı ve bağ yönü elektrostatik itme kuvvetlerinin en alt düzeyde olması
Polimorfizm Stabilize edilmemiş (a) ve edilmiş (b) ZrO2'da hacim değişikliklerini gösteren ısıl genleşme eğrileri.
SiO2 polimorfları için dönüşüm sıcaklıkları ve meydana gelen hacim değişiklikleri
Not: Tridimit oda sıcaklığında a-Tridimit’tir, 117oC’de b-Tridimite ve 163oC’ta ise b2-Tridimite dönüşmektedir.
Not: Kristobalit oda sıcaklığında -kristobalit, 220o-280oC’ta -kristobalite dönüşmektedir.
Kafes (Latis) Teorisi kafes yapı blokları sert kürelerdir; küreler sabit ve tanımlanmış yarıçapa sahiptir; küreler elemanter yükle elektriksel yüklenmiştir; kafes yapı blokları kendi aralarında temas ederler; yapı blokları paketi basit yollarla birliktedir, örneğin kübik, hekzagonal veye yüzey merkezli kübik düzenlemeli.
7 Kristal Sistem
Bravais Latisleri
Seramiklerin Kristal Kimyası farklı atomların boyutları; tüm nötraliteyi sağlamak için yüklerin dengesi; bağların yönelim derecesi.
Küçük tetrahedral (diyagonalden) ve büyük oktahedral (kenardan) boşlukların görüldüğü bir YMK kristalyapısı şeması
Katyon-Anyon ilişkisi
Şekil ile ifade Koordinasyon Sayısı Yarıçap oranı
Tetrahedral Boşluk
Oktahedral boşluk enine kesit
r / R= 0.732 r / R= 0.414 (a) kübün ve (b) oktahedralin merkezinde kalan boşluklar için yarıçap oranlarının hesaplanması
OKTAHEDRAL R= Büyük iyonların yarıçapı r= Küçük iyonların yarıçapı
8 Koordinasyon için KHM
KYM
KYM Birim Hücrede Tetrahedral Boşluk Birim hücrede atom sayısı: 4 KYM birim hücrede Tetrahedral boşluk sayısı= 8
KYM Birim Hücrede Oktahedral Boşluk Birim hücrede atom sayısı: 4 KYM birim hücrede Oktahedral boşluk sayısı= 8
Arayer boşluklarının bilinen birim hücrelerdeki yerleşim yerleri Arayer boşluklarının bilinen birim hücrelerdeki yerleşim yerleri. (Sadece temsili arayer boşlukları belirtilmiştir)
Koordinasyon Prensip I
Koordinasyon Prensip II
Kristal kimya yerdeğişimleri
SERAMİK KRİSTAL YAPILARI
Bir elementli seramik yapıları Elmas
İkili seramik yapıları
Kaya tuzu yapısı Kübik sıkı paket
, LiF KBr
Try it! For this NaCl structure, the crystal lattice parameter is Compute the theoretical density of Rock Salt based on its crystal structure. For this NaCl structure, the crystal lattice parameter is a= 2 ( r Na+ + r Cl -), where r is ionic radius.
Sezyum klorür yapısı BK
Çinko Blend ve Vürzit Yapıları Kübik sıkı paket
Sıkı paket hekzagonal
AX2
Florit Yapısı BK
bbb
Rutil Yapısı Distorse olmuş sıkı paket
, MnO2
Silika Yapıları Tridimit Kristobalit Bağlı tetrahedral
Kuvars Yüksek sıcaklık Düşük sıcaklık
Korund Yapısı SPH
3 V2O3
Üçlü Seramik Yapıları
Spinel Yapısı A2+ 1/8 tetrahedrale yerleşir
B3+ 1/2 oktohedrale yerleşir
4
Kalsit Yapısı
,NaNO3, TiBO3
Perovskit Yapısı Büyük katyon anyonları sıkı paket kübik yapıda tutar. Küçük katyon oktohedral boşlukların ¼ üne yerleşir.