artarsa

4

KATILAR tipik geometrik şekilli şekilsiz 5

şekilsiz Kuartz Cam 6

Koordinasyon sayısı, bir atomun temas ettiği atom sayısıdır. Kristal katılar için erime sırasında bütün katı madde sıvılaşıncaya kadar katının sıcaklığı değişmez. Erime noktaları kristal katılar için sabit bir değer olduğundan, bir çok katı maddenin birbirinden ayırt edilmesinde bu özellikten yararlanılır. Amorf katıların ise kesin ve sabit bir erime noktası yoktur. Koordinasyon sayısı, bir atomun temas ettiği atom sayısıdır. 7

Basit birim hücre türleri 9

Katı Tipleri 10

Ortaklanmış elektronlar Atomlar Ortaklanmış elektronlar (Buz) Moleküller Pozitif ve negatif iyonlar Elektron ortamında pozitif iyonlar Yüklü çekirdekler ile elektronlar arasındaki çekim 11

Katılar Kristal katılar Amorf katılar Belli bir geometrik şekle sahip olan katılardır, tanecikleri belli bir düzene göre istiflenir. Belli bir geometrik şekli olmayan katılardır, lastik gibi Moleküler Kovalent Ağlı İyonik Metalik Temel yapı taşları moleküllerdir ve moleküller arası çekim kuvvetleri molekülleri bir arada tutar. Atomlar birbirlerine zincirleme kovalent bağlarla bağlanmıştır. Elmas gibi Tanecikleri iyonlardır. NaCl gibi Yapıda serbest elektronlar ve katyonlar vardır. Ag, Fe

Tür Temel Yapıtaşı Tanecik içi kuvvetler Tanecikler arası kuvvetler Genel özellikler Örnek Moleküler Apolar moleküller Kovalent bağ Dağılım kuv -Düşük erime kaynama noktası - Oda sıcaklığında sıvı yada gaz halde bulunma - suda çözünmeme - organik çözücülerde çözünme H2 CCl4 Polar moleküller Dağılım Dipol Hidrojen bağı Apolar moleküllerden biraz daha yüksek erime kaynama noktası ve suda çözünme eğilimi HCl NH3 Kovalent Ağlı atomlar - Sert yapı - yüksek erime kaynama noktası - çözücülerde çözünmeme C SiO2 İyonik iyonlar İyonik bağ Yüksek erime kaynama noktası Ergimiş halde veya çözeltilerinde elektrik iletkenliği Suda çözünebilme NaCl CaCO3 Metalik Katyonlar ve hareketli iyonlar Metalik bağ Madde den maddeye değişken erime kaynama noktası Katı halde yüksek elektrik iletkenliği Çözücülerde çözünmeme eğilimi Ag Au Na

(İyonik Katılar) iyonlar Coulomb çekim kuvveti 14

İyonlardan oluşan birimlerin çok sayıda üst üste gelmesinden iyonik katı (kristal) oluşur. Atomlar birim hücrede kafes noktalarında bulunurlar. 15

Sodyum atomu en dış kabuğundaki bir elektronu klor atomuna vererek kendisi pozitif, klor da negatif bir iyon haline geçer. Böylece zıt elektrik yüklü olan bu iki iyon birbirini çekerler ve Na+Cl- bağı oluşur. NaCl bileşiğindeki iyonların birbirinden ayrılması için gerekli enerji çok büyüktür. Bu sebepten oda sıcaklığında buhar basıncı çok düşük olan bu bileşiğin erime ve kaynama noktaları ise çok yüksektir. Ayrıca, iyonik kristaller düşük sıcaklıklarda elektriği iletmedikleri halde, yüksek sıcaklıklarda yani eritildiklerinde elektriği iletmektedirler. Katı kristal içindeki iyonlar hareket edemezler. Halbuki erimiş maddenin iyonları kolaylıkla hareket edebileceğinden elektriği iletirler. 16dds

İyonik katı bileşikleri parçalamak ve iyonlarına ayırmak kolay mıdır? 17

Süblimleşme 18

Kovalent Kristaller Kovalent bağlı bileşikler belirli sayıda atomdan oluşan bağımsız moleküllerdir. Ancak bu genellemenin dışında kalan bazı yapılar da vardır. Bu tür yapılarda çok sayıda ametal atomu kovalent bağlarla bağlanarak ağ örgüsü oluştururlar. Bu tür katılara ağ örgülü katılar denir. SiO2 (silisyumdioksit), SiC (silisyumkarbür) bu tür bileşiklere örnektir. Ağ örgülü katılar farklı elementlerden oluşan bileşikler olduğu gibi tek tür atomdan oluşan elementlerden de oluşabilir. Ağ örgülü katılarda atomlar arasındaki bağlar çok kuvvetlidir. Ağ örgülü katıların erime ve kaynama noktaları çok yüksektir. 19

SiO2 nin Ağ örgülü yapısı SiC nin kristal yapısı

Tetrahedral yapı 21

Elmas, saf karbondur. grafit Hem elmas, hem de grafit kristal yapılıdır, ama kristalleri farklı biçimlerdedir. Aynı maddenin değişik kristal biçimlerine allotrop denir. Elmas ve grafit, karbonun allotroplarıdır. Elmasta her karbon atomu, dört başka karbon atomuna bağlanarak üç boyutlu katı bir yapı oluşturur; grafitte ise karbon atomları, üst üste yığılmış geniş, yassı levhalar oluşturacak biçimde (tabakalı), iki boyutlu düzlemde birbirlerine bağlanmıştır. Bu levhalar birbirlerinin üzerinden kolayca kayar; grafitin iyi bir yağlayıcı olma özelliği de bundan kaynaklanır. Grafitin kâğıt üzerinde iz bırakmasının nedeni de, bu ince atom levhalarının grafitten ayrılarak kağıdın üzerinde birikmesidir. 22

Van der Waals bağları 23

MOLEKÜLER KRİSTALLER 24

Moleküler katılar, yumuşaklık, kolayca bozunabilme ve sıkıştırılabilme eğilimi gösterirler. Genellikle erime ve kaynama noktaları düşüktür. Polar grupları olmadığından polar moleküllerle aralarında bir reaksiyon olmaz. Moleküler bir katı olan naftalin suda çözünmez. Uygun bir çözücüde çözücü molekülleri ile katı molekülleri arasında aynı cinsten fakat daha şiddetli bir kuvvetin olması gerekir. Moleküler katılarda serbest iyon ve elektron olmadığından yalıtkandırlar. (örneğin; katılaştırılmış Cl2 ve CO2 gazları gibi) 25

METALİK KRİSTALLER Metalik katılar, element atomlarının hiçbir kimyasal değişikliğe uğramadan yığılması sonucu meydana gelirler. Elektronlar içinde düzenli olarak dağılmış pozitif iyonlar topluluğu olarak düşünülebilirler. Atomlardaki değerlik elektronları (serbest elektronlar) belli bir atoma ait olmayıp, metali oluşturan bütün atomlar tarafından ortaklaşa kullanılmaktadır. Bu serbest elektronlar metallerin iyi bir şekilde ısı ve ışığı iletmesine sebep olurlar. 26

Kübik Hekzagonal 27

Cubic Hexagonal

KÜBİK SİSTEMDE BİRİM HÜCRE TİPLERİ Basit kübik İç (hacim) merkezli kübik Yüzey merkezli kübik

Hacim merkezli

Koordinasyon sayısı 8 12 6 Birim hücre başına atom sayısı 2 4 1 Koordinasyon sayısı, bir atomun temas ettiği atom sayısıdır.

Basit Taban merkezli Hacim merkezli Yüzey merkezli

Birim Hücredeki Atom Sayısının Hesaplanması Köşelerdeki atomlar 3 boyutlu yapıda 8 tane farklı birim hücre tarafından paylaşıldığı için 1/8 ile çarpılır. Kenarlardaki atomlar toplam 4 farklı birim hücre tarafından paylaşıldığından ötürü 1/4 ile çarpılır. Yüzeyde bulunana atomlar toplam 2 farklı birim hücre tarafından paylaşıldığı için 1/2 ile çarpılır. Hacim merkezindeki atomlar ise aynen sayılırlar. Basit Birim Hücre: Basit küpün 8 kenarında da birer tane atom yerleştirilmiştir. Birim sayısı/B.H. = 8x1/8 = 1 tane K.S. (Koordinasyon sayısı) = 6 Hacim Merkezli Birim Hücre: Basit küpün 8 kenarı yanısıra küpün merkezine de bir atom yerleştirilmiştir. Birim Sayısı/B.H. = 1 + 8 x 1/8 = 2 tane K.S. = 8 Yüzey Merkezli Birim Hücre: Basit küpün 8 kenarı yanısıra, küpün 6 yüzeyinin merkezlerinde de atomlar yerleştirilmiştir. Birim sayısı/B.H. = 8 x1/8 + 6 x 1/2 = 4 tane K.S. = 12 Taban Merkezli Hücre: Dörtgen prizmanın 8 köşesi yanısıra, alt ve üst yüzeylerinin ortasına da birer atom yerleştirilmiştir. Birim sayısı/B.H.= 8 x 1/8 + 2 x 1/2 = 2 tane

KÜBİK BİRİM HÜCRELERDE ATOMİK YARIÇAP: Atomun çekirdeği ile çekirdeğe en uzak mesafedeki elektronun arasındaki uzaklık atomik yarıçaptır. Bağ yapmış aynı cins iki atom çekirdeği arasındaki mesafenin yarısıdır. s2 + s2 = 4r2 s = 2r√2 2r = s 4r = s √2 4r = s √3 s : birim hücre kenar uzunluğu, Atomlar 4r uzunluğundaki yüzey köşegeninde birbirlerine temas etmektedir. Kenar uzunluğu s olan kübik bir geometriye sahip olduğuna göre, birim hücrenin hacmi s3’e eşittir. Birim hücrenin ön yüzeyinde gösterilen, iki küp kenarı ve yüzey köşegeni bir dik üçgen oluşturur.

Gümüş metali yüzey merkezli kübik yapıdadır Gümüş metali yüzey merkezli kübik yapıdadır. Birim hücrenin bir kenarının uzunluğu 0,407 nm olduğuna göre gümüş atomunun yarıçapını hesaplayınız. (1 nm = 10-7 cm) (1 pm = 1.10-3 nm)

Nikel atomu, kenar uzunluğu 352,4 pm olan yüzey merkezli kübik birim hücre yapısında olduğuna göre nikelin yoğunluğunu g/ml cinsinden hesaplayınız. (1 nm = 10-7 cm) (1 pm = 1.10-3 nm) Birim hücrenin hacmi V = a3

Birim hücrenin kenarı : a Birim hücrenin hacmi V = a3 Metalin Teorik Yoğunluğu,  Mol ağırlığı (MA) Birim hücrede tanecik sayısı (n) Avagadro sayısı (N= 6,02x1023)

Örnek: Yüzey merkezli kübik örgüde kristallenen nikel elementinin birim hücresinin bir kenarı 0,352 nm olarak verilmiştir. Yoğunluğu 8,94 g/cm3 olan nikelin birim hücredeki tanecik sayısı 4 olduğuna göre molekül ağırlığını hesaplayınız. (1 nm = 10-7 cm)

Örnek: Kübik bir sistemde kristalleşen gümüşün birim hücresinin bir kenarı 408 pm olarak verilmiştir. Gümüşün yoğunluğu 10,6 g/cm3 olduğuna göre birim hücredeki tanecik sayısını hesaplayınız. Gümüşün hangi tür bir kübik sistemde kristallendiğini belirtiniz. (1 pm = 10-10 cm, Ag = 108)

Örnek : Hacim merkezli kübik sistemde kristalleşen sodyum elementinin birim hücresinin bir kenarı 4,24 Ao olarak verilmiştir. Yoğunluğu 1,0 g/cm3 olarak bilinen sodyumun birim hücresindeki tanecik sayısını ve molekül ağırlığını bulunuz.