MBM 304. Doç.. Dr. Sedat ALKOY

Transkript

1 MBM 304 KRİSTAL KİMYASIK Doç.. Dr. Sedat ALKOY

2 MBM 304 Kristal Kimyası 1. Hafta Dr. Sedat ALKOY Dersin Amacı Mühdislik malzemelerinin elde edilmesinde kullanılan hammaddelerin mineral isimleri kimyasal formüllerini tanıtmak Kristalin kristalin olmayan mühdislik malzemelerinin ik yapısını tanıtmak. Seramik, metal polimerlerin ik modellerini göstermek Kristal kimyasının (bağ uzunlukları, bağ kuvtleri,, kristal simetrisi) temellerini oluşturmak. Yapı-özellik ilişkilerini incelemek. Yapının elektriksel, ısıl, kimyasal, mekanik, optik manyetik özelliklerle ilişkisini rmek. Ticari ürünlerin geliştirilmesinde üretiminde bu ilişkileri bilmin önemini kavratmak Dersin İşlişi Değerldirme Her hafta konu anlatımı 1-2 kristal yapı Her hafta bir Quiz Vize Final Ders Notları Ders notları Pnsylvania State Unirsity (ABD) Malzeme Bilimi Mühdisliği Bölümünde Prof. Robert E. Newnham ın lisans seviyesinde okuttuğu MatSE 400 Crystal Chemistry dersinin notları temel alınarak hazırlanmış Prof. Newnham ın asetatları kullanılmıştır. Notlar Prof. Newnham ya Dr. Alkoy un izni olmaksızın elektronik ortamda dağıtılamaz ya kullanılamaz. Ders Planı 1) Kimyasal elemtler mineraller. Kayatuzu (NaCl), Florit (CaF 2 ) 2) Kimyasal bağlar. Sertlik, T m T b. Elmas, Zincblde, Würtzit 3) Kristal sistemleri. Teorik yoğunluk. Metal yapıları (BK, HMK, YMK) 4) Miller indisleri. Kristal morfolojisi. Buz, polimerler 5) Mekanik özellikler. Yüzey özellikleri. Rutil, Grafit, Bor Nitrür 6) Simetri. Neumann Prsibi. Tsörler. Brucite, Korundum 7) İyonik yarıçap ilişkileri. Pauling Prsipleri Silikatların sınıflandırılması 8) Zacharias Kuralları Silikatlar. Kaolin, Mika 9) Faz diyagramları. Katı eriyikler. Silika fazları, Nephelin 10) Faz dönüşümleri Feldspar, Beril 11) Isıl özellikler Kalsit, Perovskit 12) Difüzyon. İyonik iletklik. Optik özellikler Spinel, β-alümina 13) Rk. Floresans. Dielektrikler Ferroelektrikler Kurşun oksit, Boraks, Silisyum Nitrür 1

3 MBM 304 Kristal Kimyası 1. Hafta Dr. Sedat ALKOY 2 Yerkürede rede yaygın n bulunan elemtler! Periyo Tablo

4 MBM 304 Kristal Kimyası 1. Hafta Dr. Sedat ALKOY 3

5 MBM 304 Kristal Kimyası 1. Hafta Dr. Sedat ALKOY 4

6 MBM 304 Kristal Kimyası 1. Hafta Dr. Sedat ALKOY 5 Kayatuzu NaCl Mineral Mineral Adı Adı Halite Halite Kristal Kristal Yapı Yapı Kübik Kübik a a 5,638Å 5,638Å Simetri Simetri Fm3m Fm3m Z Z 44 Koordinasyon Koordinasyon Oktahedral Oktahedral (6) (6) Morfoloji Morfoloji Kübik Kübik {100} {100} Klivaj Klivaj Kübik Kübik {100} {100} Yoğunluk Yoğunluk(ρ) (ρ) 2,16 2,16 g/cm g/cm 3 3 Sertlik Sertlik(H) (H) 2,5 2,5 Kırınım Kırınım İndisi İndisi (η) (η) 1,54 1,54 İsomorfları İsomorfları Sylvine Sylvine (KCl), (KCl), Magnezya Magnezya (MgO), (MgO), Kireç Kireçtaşı taşı (CaO), (CaO), Wüstite Wüstite (FeO), (FeO), Gala Gala (PbS) (PbS) Koordinasyon Koordinasyon sayısı: sayısı: Komşu Komşu ların ların dizilimini, dizilimini, bir bir un un kaç kaç komşu komşu ile ile bağ bağ yaptığını yaptığını ifade ifade eder. eder. Tetrahedral Tetrahedral 4 4 Oktahedral Oktahedral 6 6 Kübik Kübik 8 8 Her iki da kdi içerisinde yüzey merkezli kübik yapıya sahiptir. Kaya tuzu X-ışınları yardımıyla incel ilk kristalin malzemedir. Bu inceleme sonucunda inorganik malzemelerin gruplarından oluşan moleküler bir yapıya sahip olmadığı anlaşılmıştır. Klivaj Klivaj Düzlemi: Düzlemi: Kristallerin Kristallerin tercihli tercihli olarak olarak kırıldıkları kırıldıkları dir. dir. Gellikle Gellikle az az sayıda sayıda kırılarak kırılarak açığa açığa çıkan çıkan yoğun yoğun paketlmesine paketlmesine sahip sahip düzlemler. düzlemler.

7 MBM 304 Kristal Kimyası 1. Hafta Dr. Sedat ALKOY 6 Kalsiyum Florür CaF 2 Mineral Mineral Adı Adı Fluorite Fluorite Kristal Kristal Yapı Yapı Kübik Kübik a a 5,46Å 5,46Å Simetri Simetri Fm3m Fm3m Z Z 44 Koordinasyon Koordinasyon Ca Ca- -kübik (8) (8) F --tetrahedral tetrahedral (4) (4) Morfoloji Morfoloji Oktahedral Oktahedral {111} {111} Kübik Kübik {100} {100} Klivaj Klivaj Oktahedral Oktahedral {111} {111} Yoğunluk Yoğunluk(ρ) (ρ) 3,18 3,18 g/cm g/cm 3 3 Sertlik Sertlik(H)4 Kırınım Kırınım İndisi İndisi (η)1,43 (η)1,43 İsomorfları İsomorfları Zirkonya Zirkonya (ZrO (ZrO 2 ), 2 ), Uranya Uranya (UO (UO 2 ), 2 ), Torya Torya (ThO (ThO 2 ), 2 ), Lithiya Lithiya- -Antiflorür (OLi (OLi 2 ) 2 ) Morfoloji: Morfoloji: Büyüy Büyüy kristallerin kristallerin kdiliğind kdiliğind aldıkları aldıkları üç üç boyutlu boyutlu şekil şekil karakteristik karakteristik yüzeyler. yüzeyler. Yapısı X-ışınları yardımıyla 1914 yılında Bragg tarafından incelmiştir. AB 2 yapısına sahip bileşiklerin alabileceği basit kristal yapıdır. Antiflorür yapısında kristal yapı içerisinde anyon katyonların konumları yer değiştirmiştir Fm3m Fm3m F F face face ctered ctered (yüzey (yüzey merkezli) merkezli) m kübün kübün karlarına karlarına 3 3 hacim hacim köşegine köşegine paralel paralel 3 lü 3 lü (120º) (120º) dönüş dönüş m yüzey yüzey köşeglerine köşeglerine F Ca