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.