ATOMLARIN DİZİLİŞLERİ Atomların dizilme şekilleri, malzemelerin

Atomların Dizilişleri
ATOMLARIN DİZİLİŞLERİ
Atomların
dizilme
etkilemektedir.
şekilleri,
malzemelerin
özelliklerini
Atomların dizilme şekilleri, amorf, moleküler ve kristal olmak
üzere üçe ayrılır.
1
Atomların Dizilişleri
Atomlar düzensiz bir şekilde dizilmişlerse, böyle bir yapıya
amorf yapı adı verilir.
Gazlar, sıvılar ve katı bir madde olan cam amorf yapılıdır.
2
Atomların Dizilişleri
Kuvvetli bağlarla bağlanmış olan atomlardan oluşan moleküller,
birbirleriyle zayıf bağlanarak bir arada bulunuyorsa bu tür
yapılara moleküler yapı ismi verilir.
3
Atomların Dizilişleri
Atomların üç boyutlu olarak belirli bir geometrik düzene göre
dizilmeleri sonucu meydana gelen yapıya kristal yapı adı
verilir.
4
Atomların Dizilişleri
Kristal Yapısı ve Birim Hücreler
Atomların üç boyutlu olarak belirli bir geometrik düzene göre
dizilmeleri sonucu meydana gelen yapıya kristal yapı veya kristal
kafesi ismi verilir.
Bir malzemenin kristal yapısı, kristal kafesi içerisindeki
atomların dizilişi, kafesin boyutu ve kafesin şekline göre
değişmektedir.
Metalleri erigittiğimiz zaman sıvı haldeki metal atomları
düzensiz bir şekilde dağılır. Soğutulduğunda ise, tekrar
geometrik bir düzene göre dizilerek kristal yapıyı meydana
getirirler.
5
Atomların Dizilişleri
Kristal Yapısı ve Birim Hücreler
Atomların üç boyutlu olarak belirli bir geometrik düzene göre
dizilmeleri sonucu meydana gelen yapıya kristal yapı veya kristal
kafesi ismi verilir.
Bir malzemenin kristal yapısı, kristal kafesi içerisindeki
atomların dizilişi, kafesin boyutu ve kafesin şekline göre
değişmektedir.
Metalleri erigittiğimiz zaman sıvı haldeki metal atomları
düzensiz bir şekilde dağılır. Soğutulduğunda ise, tekrar
geometrik bir düzene göre dizilerek kristal yapıyı meydana
getirirler.
6
Atomların Dizilişleri
Birim hücre, kristalin tekrarlanan en küçük hacimsel birimine
verilen isimdir.
Atomların bulunduğu yerlere kafes noktaları denir.
7
Atomların Dizilişleri
Birim hücrenin boyut ve şeklini tarif eden parametrelere, kafes
parametreleri adı verilir.
8
Atomların Dizilişleri
9
Atomların Dizilişleri
10
Atomların Dizilişleri
14 adet kristal kafesi olmasına rağmen metalik malzemelerde en
fazla gözüken kübik ve hegzagonal sıkı paket kristal kafesleridir.
Alüminyum, demir, bakır, kurşun, molibden gibi çoğu metaller
kübik yapıya sahiptirler.
Çinko, kobalt, titanyum ise hegzagonal kristal yapıya sahiptirler.
11
Atomların Dizilişleri
12
Atomların Dizilişleri
Kübik Kristal Sistemi
Kübik kristal sisteminde kafes geometrisi, kenarları eşit bir küp
şeklindedir ve atomlar üç farklı şekilde dizilerek basit kübik,
yüzey merkezli kübik ve hacim merkezli kübik meydana
getirirler.
460 BC, Democritus atom fikrini ortaya attı.
Bir hava içerisinde taş parçasını sürekli kırdı ve artık taş parçası
ufalanamayacak kadar küçüldü. Buna Yunanca’da görünmez anlamına
Gelen atom adı verildi.
Atomların Dizilişleri
Basit kübik kafeste atomlar küpün herbir köşesine yerleşir.
Kararsız bir atom dizilişi sebebiyle doğada bu yapıya uyan bir
madde yoktur.
Basit kübik kafesin birim hücresinde toplam 1 adet atom
bulunmaktadır.
14
Atomların Dizilişleri
Hacim merkezli kübik (HMK) kafeste, küpün herbir köşesinde ve
ortasında birer atom bulunmaktadır. Demir oda sıcaklığında bu
yapıya sahiptir.
Hacim merkezli kübik kafesin birim hücresinde toplam 2 adet
atom bulunmaktadır.
15
Atomların Dizilişleri
Yüzey merkezli kübik (YMK) kafeste atomlar küpün herbir
köşesine ve yüzeyine yerleşir.
YMK kafesin birim
bulunmaktadır.
hücresinde
toplam
4
adet
atom
16
Atomların Dizilişleri
Hagzagonal kristal sisteminin basit hegzagonal ve hegzagonal
sıkı paket (HSP) olmak üzere iki tipi bulunmaktadır. Basit
hegzagonal yapıya sahip metal olmadığı için, hegzagonal sıkı
paket kristal kafesi tanıtılacaktır. Birim hücredeki toplam atom
sayısı 6 dır.
İdeal HSP kafes sistemine
sahip metallerde c/a oranı
1.633’e eşittir. Yani c=
1.633 a dır.
17
Atomların Dizilişleri
Koordinasyon Sayısı
Atomlar ne kadar sıkı dizilirse, kristal yapı o derece daha düşük
enerji seviyesine sahip olur. Böylece daha kararlı bir kristal
yapısı meydana gelir. Atomların ne kadar sıkı dizildiklerini
koordinasyon sayısı ile anlamak mümkündür. Bir atoma en yakın
atomların sayısına koordinasyon sayısı adı verilir.
18
Atomların Dizilişleri
Basit kübik bir yapıda koordinasyon sayısı, yani bir atoma en
yakın atomların sayısı 6 dır.
19
Atomların Dizilişleri
Hacim merkezli kübik kafeste koordinasyon sayısı 8 dir.
20
Atomların Dizilişleri
Yüzey merkezli kübik kafeste koordinasyon sayısı 12 dir.
21
Atomların Dizilişleri
Hagzagonal kristal kafesinde koordinasyon sayısı 12 dir.
22
Atomların Dizilişleri
Atom Paketleme Faktörü
Atomların birim kafes içerisinde ne kadar sıklıkla dizildiğini yani
kafesin ne kadarının boş ne kadarının dolu olduğunu gösterir.
APF=(Birim hücredeki atomların sayısı)x(Bir atomun hacmi) / (Birim hücrenin hacmi)
23
Atomların Dizilişleri
Basit kübik kafesin APF’nün hesaplanması:
4
( APF ) BK = (1)( πR 3 ) /(2R ) 3 = 0.52
3
24
Atomların Dizilişleri
Hacim merkezli kübik kafesin APF’nün hesaplanması:
4
4R
( APF) HMK = (2)( πR 3 ) /( )3 = 0.68
3
3
25
Atomların Dizilişleri
Yüzey merkezli kübik kafesin APF’nün hesaplanması:
4
4R
( APF ) YMK = (4)( πR 3 ) /( )3 = 0.74
3
2
26
Atomların Dizilişleri
Hegzagonal sıkı paket kafesin APF’nün hesaplanması:
4
( APF ) HSP = (6)( πR 3 ) /(3 3 ) / 2)(2R ) 2 (1.663)(2R ) = 0.74
3
27