MALZEME BİLGİSİ DERS 4 DR. FATİH AY www.fatihay.net fatihay@fatihay.net
GEÇEN HAFTA TEMEL KAVRAMLAR ATOMLARDA ELEKTRONLAR PERİYODİK TABLO
BÖLÜM II ATOM YAPISI VE ATOMLARARASı BAĞLAR BAĞ KUVVETLERİ VE ENERJİLERİ ATOMLARARASI BİRİNCİL BAĞLAR İKİNCİL VEYA VAN DER WAALS BAĞLARI MOLEKÜLLER
BAĞ KUVVETLERİ VE ENERJİLERİ Kimyasal Bağ: Atomları birbirine bağlayan ve bir arada kalmalarını sağlayan kuvvetlerdir.
BAĞ KUVVETLERİ VE ENERJİLERİ Atomlar neden bağ yaparlar?
Kararlı hal Kararsız hal
Kararlı hal Kararsız hal
Kararlı hal Kararsız hal
Kararlı Hal Kararsız Hal Kinetik enerji vererek hal değiştirme
İzole iki atomda, atomlararası mesafenin a) İtme ve çekme kuvvetleri üzerine b) İtme, çekme ve net potansiyel enerjileri üzerine olan etkisi r 0 Denge mesafesi E 0 Bağ enerjisi
F A Çekme kuvveti F Ç F R İtme kuvveti F İ F Ç Bağ kuvveti ile ilişkili F İ Negatif yüklü elektron bulutlarından kaynaklanır
Oda Sıcaklığında Bağ Enerjisi
Derin ve dar enerji çukuru: Yüksek bağ enerjisi, düşük genleşme katsayısına sahip ve sıcaklık değişimlerinde küçük boyutsal değişimler gösteren malzemelerde görülür.
Birincil (Kimyasal) Bağlar İyonik Kovalent Metalik Metal Ametal Ametal Ametal
İyonik Bağ Metalik ve metalik olmayan elementlerin yaptığı bileşiklerde bulunurlar Metalik element atomları serbest elektronlarını verirler Ametal element atomları elektron alırlar Her iki element de soygaz yapısına ulaşırlar Atomlararası çekim kuvveti Coulomb türü kuvvetlerdir:yani pozitif ve negatif iyonlar net elektrik yükü ile orantılı olarak birbirlerini çekerler.
İyonik Bağ
Kovalent Bağ Komşu iki atom arasında en az bir elektronun ortak kullanılmasıdır ( CH 4, HO 2, HF vb. ) Aynı elementler elektronlarını ortak kullanabilirler ( F 2, O 2, N 2 vb) Bir atomda kovalent bağ sayısı serbest elektron sayısı ile belirlenir
Kovalent Bağ
Atomlararası bağlar kısmen iyonik kısmen kovalent olabilir % iyonik özellik = 1 exp 0,25 X A X B 2 x100 X A X B A ve B elementlerinin elektronegatiflikleri
Metalik Bağ Metal ve alaşımlarda bulunur Serbest elektronlar herhangi bir atoma bağlı olmayıp serbest olarak dolaşırlar Serbest elektronlar dışındaki elektronlar ile atom çekirdeği, iyon çekirdeğini oluştururlar Negatif yönlü serbest elektronlar, pozitif yönlü iyon çekirdeklerini elektrostatik itme kuvvetlerinden korurlar
Metalik Bağ Serbest elektronlar iyon çekirdeklerini bir arada tutan «yapıştırıcı» görevi görürler Metalik bağlar zayıf veya kuvvetli olabilirler IA ve IIA grubu elementleri ile bütün ana metallerde bulunur
Metalik Bağ
Serbest elektronlar Metaller Elektriği ve ısıyı iletir Var İyonik ve kovalent bağlı malzemeler Elektriği ve ısıyı iletmez Yok
İkincil (Fiziksel) veya Van Der Waals Bağlar Daha zayıftırlar Hemen hemen bütün atom ve moleküllerde bulunurlar İkincil bağ kuvvetleri atomsal veya moleküle ait dipollerden kaynaklanır Hidrojen Bağı ikincil bağların özel bir tipi olup, bağın bileşenlerinden birisi hidrojen molekülü ise bu tür bağ oluşur
İkincil (Fiziksel) veya Van Der Waals Bağlar a) Elektriksel olarak simetrik bir atom b) Uyarılmış bir atomda dipolün şekli Değişim kaynaklı dipol bağları
İkincil (Fiziksel) veya Van Der Waals Bağlar Polar Molekül Polar-molekül kaynaklı dipol bağları
İkincil (Fiziksel) veya Van Der Waals Bağlar Hidrojen bağları F, O, N
Bazı maddelerin bağ enerjileri ve ergime sıcaklıkları
MOLEKÜLLER Birçok molekül kuvvetli kovalent bağ ilebirbirine bağlanmış atom gruplarından oluşur. Yoğuşmuş sıvı ve katı durumundaki moleküller arasındaki bağlar zayıf ikincil bağlardır. Ergime ve kaynama noktaları nispeten düşüktür. Küçük moleküllerin çoğu normal şartlar altında gaz halindedirler. Aşırı büyüklükte olan moleküller ise katı haldedir.
BAĞLAR (ÖZET) TÜR BAĞ ENERJİSİ YORUM İyonik Büyük Yönlenme yok Kovalent Değişken Yönlenme var Metalik Değişken Yönlenme yok İkincil En küçük Yönlenme var
BİRİNCİL BAĞLAR (ÖZET) Seramikler (İyonik ve kovalent bağlar) Metaller (Metalik bağlar) Yüksek bağ enerjisi Yüksek ergime sıcaklığı (Tm) Yüksek bağ enerjisi (E) Değişken bağ enerjisi Yüksek ergime sıcaklığı (Tm) Yüksek bağ enerjisi (E) Polimerler (Kovalent ve ikincil bağlar) Yönelime bağlı özellik İkincil bağlar baskın Düşük ergime sıcaklığı (Tm) Düşük bağ enerjisi (E)
http://www.youtube.com/watch?v=pka4czwbzwu
KAYNAKLAR 1. Malzeme Bilimi ve Mühendisliği, William D. Callister, David G. Rethwisch (Nobel Yayınevi, Sekizinci Basımdan Çeviri) 2. www.polywellnuclearfusion.com 3. www.tutorvista.com 4. www.123rf.com 5. www.karmabilgi.net 6. http://www.youtube.com/watch?v=pka4czwbzwu
4. DERSİN SONU