BMM 205 Malzeme Biliminin Temelleri

Ebat: px

Şu sayfadan göstermeyi başlat:

Download "BMM 205 Malzeme Biliminin Temelleri"

Nuray Karakuş
6 yıl önce
İzleme sayısı:

Nanoteknoloji Mühendisliği Bölümü TOBB Ekonomi ve Teknoloji Üniversitesi

1 BMM 205 Malzeme Biliminin Temelleri Atom Yapısı ve Atomlar Arası Bağlar Dr. Ersin Emre Ören Biyomedikal Mühendisliği Bölümü Malzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Mühendisliği Bölümü TOBB Ekonomi ve Teknoloji Üniversitesi Ankara - TÜRKİYE Bionanodesign Laboratory eeoren@etu.edu.tr

Elektron 9.109 10-31 kg Proton 1.673 10-27 kg Nötron 1.

2 Temel Kavramlar Atom Yapısı Elektron, proton, nötron, atom, kuantum mekaniği, elektron durumları, periyodik tablo Atom = Çekirdek + Elektron Atom = Çekirdek (Proton + Nötron) + Elektron Kütleleri: Elektron kg Proton kg Nötron kg Çekirdek Elektron Bulutu Elektrik Yükleri: Elektron Coulomb (C) Proton Coulomb (C) Nötron yüksüz He atomu

3 Temel Kavramlar Atom Sayısı: proton sayısı (yüksüz bir atomda elektron sayısı) H için 1 U için 92 Atom Kütlesi: Çekirdek içerisindeki Proton ve Nötronların kütleleri toplamı A Z + N Atom Kütle Birimi (u): 12 C atomunun kütlesinin 1/12 sidir. İzotop: Belirli bir kimyasal elementin (nötron sayıları farklı) türevleridir. Bir elementin atom ağırlığı: Doğal izotoplarının atom kütlelerinin ağırlıklı ortalamasıdır. n m X m E i E i 1 i

4 Karbon Atomu ve İzotopları m C = x x =

Amedeo Avogadro 1776-1856 1909 yılında Fransız fizikçi Jean Perrin (Fizik 1926 Nobel Ödülü) tarafından Avogadro onuruna bu orantı sabitinin Avogadro sayısı olarak

5 Temel Kavramlar Avogadro sayısı: yılında, Amedeo Avogadro: Bir gazın hacmi (belirli bir basınç ve sıcaklıkta) niteliğine bakılmaksızın atom ya da molekül sayısı ile orantılıdır. Amedeo Avogadro yılında Fransız fizikçi Jean Perrin (Fizik 1926 Nobel Ödülü) tarafından Avogadro onuruna bu orantı sabitinin Avogadro sayısı olarak adlandırılması önerilmiştir. Mol: gram cinsinden kütlenin atomların atomik kütlesine (u) eşit olduğu madde miktarıdır. 1 mol karbon (C) 12 gramlık bir kütleye sahiptir. 1 mol içerisindeki atom sayısı Avagadro Sayısı ( atom/mol) kadardır. 1 u/atom = 1 gram/mol Jean Perrin

6 Örnek: Atom ağırlığı verilen bir element için atomlarının gram cinsinden kütlesi nedir? m Fe = gr/mol m Fe g/mol x10 atom/mol x10 g/atom Atom ağırlığı ve yoğunluğu verilen bir elementin 1 cm 3 ünde kaç atom bulunur? Atom ağırlığı ve yoğunluğu verilen bir elementin atomları arasındaki ortalama uzaklık ne kadardır?

7 Periyodik Tablo 1869, Dmitri Ivanovich Mendeleev 1870, Julius Lothar Meyer Periyodik Tablodaki bütün elementler elektron konfigurasyonlarına göre guruplandırılırlar.

8 s 1 s 2 p 1 p 2 p 3 p 4 p 5 p 6 Gerçek Periyodik Tablo d 1 d 2 d 3 d 4 d 5 d 6 d 7 d 8 d 9 d 10 f 1 f 2 f 3 f 4 f 5 f 6 f 7 f 8 f 9 f 10 f 11 f 12 f 13 f 14

9 Periyodik Tablo Elektronegatiflik: bir atomun elektronları kendisine çekme derecesi olarak tanımlanabilir. Elektropozitif Elektronegatif

10 Atomlar Arası Bağlar F F F N A R F A A r F R B n r

11 Atomlar Arası Bağlar Birincil Atom Bağları İyonik Kovalent Metalik İkincil Atom Bağları van der Waals

12 Atomlar Arası Bağlar Birincil Atom Bağları: 1. İyonik Bağ Elektron transferi gerekir; Sonuçta + ve yüklü iyonlar oluşur; Çekim kuvveti (Coulombic) tir; Yüksek elektropozitif (metalik) elementler ile yüksek elektronegatif (metal olmayan) elementler arasında oluşur; Nispeten kuvvetlidir; Yön bağımsızdır (izotropik); İyonik malzemeler sert, kırılgan, elektrik ve ısı iletimi düşüktür.

13 Atomlar Arası Bağlar Birincil Atom Bağları: 2. Kovalent Bağ Elektronlar ortak kullanılır; Ortak kullanılan atomlar her iki atomada ait olurlar; Kovalent bağ sayısı değerlilik elektronlarının sayısına bağlıdır (8-N ); Yön bağımlıdır (izotropik değildir); Kovalent malzemelerin bağ enerjileri çok yüksek ve çok düşük olabilir.

14 Atomlar Arası Bağlar Birincil Atom Bağları: 3. Metalik Bağ Değerlik elektronları atomlardan ayrılarak bir elektron denizi oluşturur; Bu elektron denizi pozitif metal iyonlarını bir arada tutar; Atomların hareketi ile bağlar kopmaz bu nedenle ciddi miktarda plastik deformasyona uğrarlar ve sünektirler; Yön bağımsızdır (izotropik); Elektrik ve ısı iletimi çok yüksektir. Cu, Al, Au, Ag vb. Transition metalleri metalik bağ yanında kovalent bağda yaparlar bu nedenle daha kırılgandırlar.

bağların bulunması nedeni ile engellenebilirler; Atomlar ve moleküller

15 Atomlar Arası Bağlar İkincil Atom Bağları: 1. van der Waals Bağları Tüm atom ve moleküller arasında bulunur; Birincil bağların bulunması nedeni ile engellenebilirler; Atomlar ve moleküller arasındaki elektrik çift-kutuplar sonucu oluşurlar; Yön bağımlıdır (izotropik değildir); Bağ enerjileri çok düşüktür.

16 Atomlar Arası Bağlar Bağ Tipi Bağ Enerjisi Yorumlar Bağ Enerjisi (kcal/mol) İyonik Büyük! Yön bağımsız (seramikler) Değişken Yön bağımlı Kovalent Büyük-Elmas Yarı iletkenler, seramikler Küçük-Bizmut Polimer zinciri) Değişken Metalik Büyük-volfram Yön bağımsız (metaller) Küçük-Civa Yön bağımlı İkincil En küçük Zincirler arası (polimer) moleküller arası <10

17 Atomlar Arası Bağlar 1 cal = J

18 Önümüzdeki Ders Saatinde Ders Kitabımızın 3. Bölümündeki KRİSTALLİ KATILARIN YAPILARI adlı konuya başlayacağız!

Benzer belgeler

BMM 205 Malzeme Biliminin Temelleri

BMM 205 Malzeme Biliminin Temelleri Atom Yapısı ve Atomlar Arası Bağlar Dr. Ersin Emre Ören Biyomedikal Mühendisliği Bölümü Malzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Mühendisliği Bölümü TOBB Ekonomi ve Teknoloji