MALZEME BİLGİSİ DERS 5 DR. FATİH AY. www.fatihay.net fatihay@fatihay.net

Benzer belgeler
Bir kristal malzemede uzun-aralıkta düzen mevcu4ur.

Bölüm 3 - Kristal Yapılar

KATILARIN ATOMİK DÜZENİ KRİSTAL YAPILAR

KATILARDA KRİSTAL YAPI. Hekzagonal a b c 90 o, 120. Tetragonal a b c 90 o. Rombohedral (Trigonal) Ortorombik a b c 90 o. Monoklinik a b c 90 o

1. Giriş 2. Kristal Yapılar 3. Kristal Kafes Noktaları 4. Kristal Kafes Doğrultuları ve Düzlemler MALZEME BILGISI B3

MALZEME BİLGİSİ. Kristal Yapılar ve Kristal Geometrisi

MALZEME BİLGİSİ DERS 4 DR. FATİH AY.

KRİSTAL YAPISI VE KRİSTAL SİSTEMLERİ

ATOMLAR ARASI BAĞLAR

Malzeme Bilimi I Metalurji ve Malzeme Mühendisliği

Seramik malzemelerin kristal yapıları

FZM 220. Malzeme Bilimine Giriş

FZM 220. Malzeme Bilimine Giriş

BMM 205 Malzeme Biliminin Temelleri

1. Düzensiz yapı : Atom veya moleküllerin rastgele dizilmesi. Argon gibi asal gazlarda görülür.

Malzeme I Katılarda Kristal Yapılar

BÖLÜM 2. Kristal Yapılar ve Kusurlar

1. Amaç Kristallerin üç boyutlu yapısı incelenecektir. Ön bilgi için İnorganik Kimya, Miessler ve Tarr, Bölüm 7 okunmalıdır.

KATIHAL FİZİĞİ DERS 2. Tipik Kristal Yapılar Kuasi-kristaller Doluluk Oranı

METALİK MALZEMELERİN GENEL KARAKTERİSTİKLERİ BAHAR 2010

FZM 220. Malzeme Bilimine Giriş

FZM 220. Malzeme Bilimine Giriş

Katılar & Kristal Yapı

KRİSTAL KAFES SİSTEMLERİ

bir atomun/iyonun bulunduğu kafes içindeki en yakın komşu atomlarının/iyonlarının sayısıdır.

Malzeme Bilgisi Prof. Dr. Akgün ALSARAN. Mekanizma ve etkileyen faktörler Difüzyon

Malzemeler yapılarının içerisinde, belli oranlarda farklı atomları çözebilirler. Bu durum katı çözeltiler olarak adlandırılır.

KRİSTAL KUSURLARI BÖLÜM 3. Bağlar + Kristal yapısı + Kusurlar. Özellikler. Kusurlar malzeme özelliğini önemli ölçüde etkiler.

CALLİSTER - SERAMİKLER

ATOMLAR ARASI BAĞLAR Doç. Dr. Ramazan YILMAZ

MBM 304 Kristal Kimyası 2. Hafta Dr. Sedat ALKOY 1 Kimyasal Bağlar

Bölüm 3: Kristal Yapılı Katılar

BÖLÜM 3 DİFÜZYON (YAYINIM)

BMM 205 Malzeme Biliminin Temelleri

Kristallografik düzlemler;

MALZEME BİLGİSİ DERS 7 DR. FATİH AY. fatihay@fatihay.net

şeklinde, katı ( ) fazın ağırlık oranı ise; şeklinde hesaplanır.

KRİSTALLERİN PLASTİK DEFORMASYONU

Katılar. MÜHENDİSLİK KİMYASI DERS NOTLARI Yrd. Doç. Dr. Atilla EVCİN. Yrd. Doç. Dr. Atilla EVCİN Afyonkarahisar Kocatepe Üniversitesi 2006

Kristallerdeki yüzeyler, simetri ve simetri elemanları 2 boyutta nasıl gösterilir?

ATOM HAREKETLERİ ve ATOMSAL YAYINIM

Metalurji Mühendisliğine Giriş

Dislokasyon hareketi sonucu oluşan plastik deformasyon süreci kayma olarak adlandırılır.

ATOMSAL YAPILAR. Düzensiz yapı(amorph-orderless): Atom veya moleküllerin rastgele dizilmesi.

MMT407 Plastik Şekillendirme Yöntemleri

Kristal Yapılar KONU BAŞLIKLARI... Katılarda atomlar nasıl dizilirler? (mühendislik malzemelerindeki dizilişler)

ATOMİK YAPI. Elektron Yükü=-1,60x10-19 C Proton Yükü=+1,60x10-19 C Nötron Yükü=0

Malzeme Bilgisi Prof. Dr. Akgün ALSARAN. Temel kavramlar Demir-Karbon Denge Diyagramı

ATOMİK YAPI. Elektron Yükü=-1,60x10-19 C Proton Yükü=+1,60x10-19 C Nötron Yükü=0

1.GİRİŞ Metal Şekillendirme İşlemlerindeki Değişkenler, Sınıflandırmalar ve Tanımlamalar

ELEMENT VE BİLEŞİKLER

1 mol = 6, tane tanecik. Maddelerde tanecik olarak atom, molekül ve iyonlar olduğunda dolayı mol ü aşağıdaki şekillerde tanımlamak mümkündür.

MALZEME BİLİMİ (DERS NOTLARI)

Bölüm 4: Kusurlar. Kusurlar

Gelin bugün bu yazıda ilkokul sıralarından beri bize öğretilen bilgilerden yeni bir şey keşfedelim, ya da ne demek istediğini daha iyi anlayalım.

BÖLÜM 2 ATOMİK YAPI İÇERİK. Atom yapısı. Bağ tipleri. Chapter 2-1

Boya eklenmesi Kısmen karışma Homojenleşme

ELEMENTLER VE BİLEŞİKLER

IVA GRUBU ELEMENTLERİ

MALZEME BİLGİSİ DERS 7 DR. FATİH AY.

Atomlar birleştiği zaman elektron dağılımındaki değişmelerin bir sonucu olarak kimyasal bağlar meydana gelir. Üç çeşit temel bağ vardır:

BÖLÜM 2 ATOMİK YAPI İÇERİK. Atom yapısı. Bağ tipleri. Chapter 2-1

MADDENİN YAPISI VE ÖZELLİKLERİ ATOM

ELEMETLER VE BİLEŞİKLER ELEMENTLER VE SEMBOLLERİ

Bölüm 4: Kusurlar. Kusurlar. Kusurlar. Kusurlar

MALZEME BİLGİSİ. Katı Eriyikler

MALZEME BİLGİSİ DERS 6 DR. FATİH AY.

Demir-Karbon Denge Diyagramı

MALZEME BİLGİSİ DERS 2 DR. FATİH AY. fatihay@fatihay.net

FZM 220. Malzeme Bilimine Giriş

Malzemelerin Deformasyonu

İmal Usulleri 1. Fatih ALİBEYOĞLU -1-

MMM291 MALZEME BİLİMİ

ELEMENTLERİN SEMBOLLERİ VE ATOM

KATILARIN ATOMIK DÜZENI Kristal Düzlemleri, Dogrulari ve Yönleri

Atomların dizilme şekilleri, malzemelerin özelliklerini etkilemektedir.

MOL KAVRAMI I. ÖRNEK 2

GENEL KİMYA 101 ÖDEV 3

TOKLUK VE KIRILMA. Doç.Dr.Salim ŞAHĠN

BileĢiklerin formülleri atom sayıları oranını yansıtan en basit formüldür.

MALZEME BİLİMİ. Difüzyon

Bölüm 12: Seramiklerin Yapıları ve Özellikleri

FZM 220. Malzeme Bilimine Giriş

MALZEME BİLİMİ VE MÜHENDİSLİĞİ

Paylaşılan elektron ya da elektronlar, her iki çekirdek etrafında dolanacaklar, iki çekirdek arasındaki bölgede daha uzun süre bulundukları için bu

Faz ( denge) diyagramları

BÖLÜM 3. Katı malzemeler yapılarındaki atom ve iyonların birbirlerine göre düzenlerine bağlı olarak sınıflandırılırlar.

CALLİSTER FAZ DİYAGRAMLARI ve Demir-Karbon Diyagramı

KİMYASAL BAĞLAR İYONİK BAĞ KOVALANT BAĞ POLAR KOVALENT BAĞ APOLAR KOVALENT BAĞ

MALZEMENİN İÇ YAPISI: Katılarda Atomsal Bağ

Elektronların Dağılımı ve Kimyasal Özellikleri

Paslanmaz Çelik Gövde. Yalıtım Sargısı. Katalizör Yüzey Tabakası. Egzoz Emisyonları: Su Karbondioksit Azot

MMM291 MALZEME BİLİMİ

Elementlerin büyük bir kısmı tabiatta saf hâlde bulunmaz. Çoğunlukla başka elementlerle bileşikler oluşturmuş şekilde bulunurlar.

Bölüm 2: Atomik Yapı & Atomarası Bağlar

Maddeyi Oluşturan Tanecikler-Madde Hallerinin Tanecikli Yapısı. Maddeyi Oluşturan Tanecikler- Madde Hallerinin Tanecikli Yapısı

Atomların bir arada tutulmalarını sağlayan kuvvetlerdir Atomlar daha düşük enerjili duruma erişmek (daha kararlı olmak) için bir araya gelirler

GENEL KİMYA. Yrd.Doç.Dr. Tuba YETİM

1. Giriş 2. Yayınma Mekanizmaları 3. Kararlı Karasız Yayınma 4. Yayınmayı etkileyen faktörler 5. Yarı iletkenlerde yayınma 6. Diğer yayınma yolları

Dokuz Eylül Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü YAPI MALZEMESİ -I

Transkript:

MALZEME BİLGİSİ DERS 5 DR. FATİH AY www.fatihay.net fatihay@fatihay.net

GEÇEN HAFTA BAĞ KUVVETLERİ VE ENERJİLERİ ATOMLARARASI BİRİNCİL BAĞLAR İKİNCİL VEYA VAN DER WAALS BAĞLARI MOLEKÜLLER

BÖLÜM III KATILARDA KRİSTAL YAPILAR TEMEL KAVRAMLAR BİRİM HÜCRE METALLERDE KRİSTAL YAPILAR YOĞUNLUK HESAPLAMA KRİSTAL KAFES NOKTALARI

ÖĞRENECEKLERİNİZ: Birim hücre boyutlarının verilmesi durumunda, yüzey merkezli kübik ve hacim merkezli kübik kristal yapılı metallerin yoğunluklarını hesaplayabilirsiniz. Kristal yapılı olan ve olmayan malzemelerin atom/molekül yapıları arasındaki farkı bilirsiniz Yüzey merkezli kübik, hacim merkezli kübik ve sıkı paket hekzagonal kristal yapıların birim hücrelerini çizebilirsiniz

ÖĞRENECEKLERİNİZ: Yüzey merkezli kübik ve hacim merkezli kübik kristal yapılarda, birim hücre kenar uzunluğu ile atom yarıçapı arasındaki ilişkiyi gösteren denklemi çıkarabilirsiniz Doğrultu indislerinin verilmesi durumunda, bir birim hücre üzerinde bu indislere ait doğrultuyu çizebilirsiniz Birim hücrede gösterilen bir düzlemin Miller indislerini belirleyebilirsiniz Tek kristal ve çok kristal malzemeleri ayırt edebilirsiniz

KRİSTAL YAPILAR Katı malzemeler, atomların veya iyonların oluşturdukları düzene göre sınıflandırılabilir. Bir kristal malzemede uzunaralıkta düzen mevcuttur. Atomlar, atomsal ölçekte uzun mesafelerde tekrar eden düzenli bir yapı oluştururlar. Yani katılaşma sırasında atomlar, en yakın komşu atomlara bağlanırken üç boyutta tekrar eden bir düzenin içinde yerlerini alırlar.

Kristal katıların bazı özellikleri, malzemelerin kristal yapılarına, yani atomların, iyonların ya da moleküllerin üç boyutlu olarak meydana getirdikleri düzene bağlıdır. Metallerde bulunan nispeten basit olanlardan, bazı seramik ve polimerlerde bulunan son derece karmaşık olanlara kadar, uzun aralıkta düzene sahip çok sayıda farklı kristal yapı söz konusudur.

BİRİM HÜCRE Kristal yapılarda bulunan atomsal düzen, yapının bir grup atomdan oluşan küçük bir birimin tekrar etmesi ile oluştuğuna işaret eder. Bu açıdan kristal yapıları tanımlamak ve anlatmak için, birim hücre olarak adlandırılan, kristalin tekrar eden bu en küçük öğesinin kullanılması kolaylık sağlar.

Çeşitli tuzlar için birim hücre yapıları

METALLERDE KRİSTAL YAPILAR Yüzey Merkezli Kübik Hacim Merkezli Kübik Sıkı Paket Hekzagonal

YÜZEY MERKEZLİ KÜBİK KRİSTAL YAPI Birçok metalde bulunan bir kristal yapı, bütün köşelerinde ve yüzey merkezlerinde birer atomun bulunduğu kübik geometride bir birim hücreye sahiptir. Bu yapıya yüzey merkezli kübik kristal yapı (YMK) denir. Altın, Bakır, Alüminyum ve Gümüş YMK

YÜZEY MERKEZLİ KÜBİK KRİSTAL YAPI Şekil. Yüzey merkezli kübik kristal yapı için (a) Katı küre birim hücre gösterimi (b) Küçük küre birim hücre gösterimi (c) Bir grup atomun oluşturduğu bir hacim ve bu hacmin bir köşesinde birim hücrenin gösterimi

YÜZEY MERKEZLİ KÜBİK KRİSTAL YAPI Bu yapıda, küreler ve iyonlar yüzey köşegeninde birbirileri ile temas halinde bulundukları için, küpün kenar uzunluğu, a ve yarıçapı, R arasındaki ilişki: a = 2R 2

YÜZEY MERKEZLİ KÜBİK KRİSTAL YAPI Birim hücredeki atom sayısı: Yüzey merkezlerindeki atomlar = 6x 1 2 + 8x 1 8 = 4 TOPLAM Hücre köşelerindeki atomlar

Koordinasyon sayısı: Her atom için en yakın komşuluğunda bulunan veya kendisiyle temas halinde bulunan atomların sayısıdır. Metallerde her atomun koordinasyon sayısı aynıdır!! Yüzey merkezli kübik yapılar için koordinasyon sayısı 12

Atomsal Dolgu Faktörü (ADF): Birim hücredeki bütün atomların, katı küre modeline göre, birim hücre içinde kalan toplam küresel hacimlerinin, birim hücre hacmine oranıdır. ADF = birim hücredeki atomların hacmi birim hücre hacmi Metaller yüksek atomsal dolgu faktörüne sahiptir

Örnek Problem: YMK yapı için atomsal dolgu faktörünün 0,74 olduğunu gösteriniz.

HACİM MERKEZLİ KÜBİK KRİSTAL YAPI Metallerde yaygın olarak bulunan bir diğer kristal yapı; hacim merkezinde bir veya köşelerinde sekiz atomun bulunduğu, kübik bir birim hücreye sahip olan hacim merkezli kübik (HMK) yapıdır. Kadmiyum, Krom, Demir, Volfram HMK

HACİM MERKEZLİ KÜBİK KRİSTAL YAPI (a)katı küre birim hücre gösterimi (b)küçük küre birim hücre gösterimi (c)bir grup atomun oluşturduğu bir hacim ve bu hacmin bir köşesinde birim hücren gösterimi Şekil. Hacim merkezli kübik kristal yapı için

HACİM MERKEZLİ KÜBİK KRİSTAL YAPI Bu yapıda, merkez ve köşe atomları hacim köşegeni üzerinde temas halinde bulundukları için, birim hücre kenarı a ve atom yarıçapı, R arasındaki ilişki: a = 4R 3

HACİM MERKEZLİ KÜBİK KRİSTAL YAPI Birim hücredeki atom sayısı: Birim hücre merkezindeki tam atom = 1x1 + 8x 1 8 = 2 TOPLAM Hücre köşelerindeki atomlar

Hacim merkezli kübik yapılar için koordinasyon sayısı 8 Hacim merkezli kübik yapılar için ADF 0,68

SIKI PAKET HEKZAGONAL KRİSTAL YAPI Birim hücrenin alt ve üst yüzeyleri, merkezlerinde bulunan bir atomun etrafında düzgün altıgen oluşturan altı atomdan (yani merkezdeki atomla birlikte yedi atomdan) meydana gelir. Birim hücrenin içinde, alt ve üst yüzeyler arasında, 3 atomun bulunduğu başka bir düzlem vardır. Bu ara düzlemdeki atomlar, en yakın komşuluğunda bulunan alt ve üst düzlemlerdeki atomlar ile temas halindedir. Kobalt, Magnezyum, Titanyum, Çinko SPH

SIKI PAKET HEKZAGONAL KRİSTAL YAPI Şekil. Sıkı paket hekzagonal yapıda (a)küçük küre birim hücre gösterimi (b) Bir grup atomun oluşturduğu bir hacim

SIKI PAKET HEKZAGONAL KRİSTAL YAPI Bu yapıda, küreler ve iyonlar yüzey köşegeninde birbirileri ile temas halinde bulundukları için, küpün kenar uzunluğu, a ve yarıçapı, R arasındaki ilişki: c/a= 1, 633

SIKI PAKET HEKZAGONAL KRİSTAL YAPI Birim hücredeki atom sayısı: Yüzey merkezlerinde köşede bulunan atomlar Ara düzlemde bulunan tam atomlar = 12x 1 6 + 2x 1 2 + 3x1 = 6 TOPLAM Yüzey merkezlerinde ortada bulunan atomlar

Sıkı paket hekzagonal yapılar için koordinasyon sayısı 12 Sıkı paket hekzagonal yapılar için ADF 0,74

http://www.youtube.com/watch?v=rm-i1c7zr6q

YOĞUNLUĞUN HESAPLANMASI Kristal yapı bilgisi sayesinde metallerin teorik yoğunlukları aşağıdaki gibi hesaplanabilir: ρ = na V BH N A ρ: Yoğunluk A: Atom ağırlığı n: Birim hücredeki toplam atom sayısı V BH : Birim hücre hacmi N A : Avagadro sayısı (6,02x10 23 atom/mol)

Örnek Problem: Bakırın atom yarıçapı 0,128 nm, kristal yapısı YMK ve atom ağırlığı 63,5 gr/mol olduğuna göre, bakırın teorik yoğunluğunu hesaplayınız ve deneysel olarak bulunan yoğunluğu ile kıyaslayınız.

POLİMORFİZM VE ALLOTROPİ Bazı metaller ve metal dışı malzemeler birden fazla kristal yapıda bulunabilirler. Bu özelliğe polimorfizm denir. Element halindeki katılar için, allotropi olarak adlandırılan bu özelliğe sahip malzemelerin hangi kristal yapıda bulunduğu, sıcaklığa ve dış basınca bağlıdır. Örn. Normal koşullarda karbon kararlı grafit halinde bulunurken, aşırı yüksek basınçlar altında elmas oluşur. Oda sıcaklığında HMK kristal yapıda bulunan saf demir ise 912ºC de YMK yapılı demire dönüşür. Genellikle, polimorfik dönüşümler sırasında malzemelerin yoğunlukları ve fiziksel özellikleri değişir.

MALZEMENİN ÖNEMİ Dramatik Bir Örnek: KALAY ve KALAY HASTALIĞI Kalay allotropik bir malzemedir.

MALZEMENİN ÖNEMİ Dramatik Bir Örnek: KALAY ve KALAY HASTALIĞI Dönüşüm yavaş gerçekleşir. 13,2 C nin altına düşünce hızlanır. Hacim %27 Yoğunluk 7,30 gr/cm 3 5,77 gr/cm 3 SONUÇ:

1. Kaptan Robert Scott un1912 yılında Güney Kutbu seyahati kalay hastalığı yüzünden trajedi ile sonuçlanmıştır. Dönüş yolculuğu için gerekli gazyağı, kalayla lehimlenmiş teneke kutularda saklanıyordu. Antarktika soğuğunda bütün yakıtın uçması ile birlikte tüm ekip hayatını kaybetti. 2. 1812 yılında Napolyon'un askerlerinin kıyafetleri üzerindeki kalay düğmeler sert Rusya soğuklarına dayanamayarak ufalandı. Napolyon düğmeleri ufalayacak Rusya kışına hazırlıksız yakalanmıştı. 3. 1850 yılı kışında Kuzey Avrupa katedrallerinde kalaydan yapılan org boruları ufalanarak gri kalaya dönüştü. Kimyasal açıklamanın yapılmasına kadar bu olay şeytanın işi olarak adlandırıldı. 4. Dünyanın bilinen en eski gemi batığı olan Kaş yakınlarındaki Ulu Burun batığının (M.Ö 14.yy), kalay oksite dönüşmüş olarak bulundu.

Yedi kristal sistemin birim hücre geometrileri ve kafes parametreleri arasındaki ilişki

KAYNAKLAR 1. Malzeme Bilimi ve Mühendisliği, William D. Callister, David G. Rethwisch (Nobel Yayınevi, Sekizinci Basımdan Çeviri) 2. www.anadolutayfasi.net 3. www.youtube.com/watch?v=rm-i1c7zr6q 4. chemed.chem.purdue.edu/genchem/topicreview/bp/ch13/unitcell.php 5. www.chemprofessor.com 6. www.chemistry.org.il/booklet/9/pdf/weintraub.pdf

5. DERSİN SONU