Güncel

KRİSTAL YAPI

Tarafından yazılmıştır admin

Katılar iki sınıfa ayrılabilir: Kristal ve amorf. Örneğin, buz bir kristal katıdır. Kristal katılarda atomlar, moleküller ya da iyonlar sabit konumda kararlı ve düzenli bir yapıya sahiptirler. Kristal katılarda atomlar, moleküller ya da iyonların düzeni moleküller arası çekim kuvvetlerinin maksimum olmasıyla sağlanmıştır. Herhangi bir yapıdaki kristal kararlılığı iyonik kuvvetler, kovalent bağlar, van der Waals kuvvetleri, hidrojen bağları ya da bunların birleşimi ile sağlanır. Cam yapısında olduğu gibi, amorf katılarda düzenli bir yapı ve uzun zincirli molekül düzenlenmesi mevcut değildir. 

Kristal katılarda tekrarlanan yapısal birimlere birim hücre adı verilir. Şekilde birim hücre ve bu hücrenin üç boyutta genişlemesi görülmektedir. Atom, molekül ya da iyona karşılık gelen her bir siyah nokta örgü noktası olarak bilinir. Çoğu kristalde örgü noktası gerçekte atom, molekül ya da iyon içermez. Bunun yerine, örgü noktasına birkaç tane atom, iyon ya da molekül uygun bir düzen içinde yerleşmiştir.

Anlamayı kolaylaştırmak için, her örgü noktasının bir atom tarafından işgal edildiğini kabul edeceğiz. Bütün kristal katılar aşağıdaki şekilde gösterilen yedi çeşit birim hücreden biriyle gösterilir. Kübik hücrenin geometrisi küpün bütün kenarları ve açılan eşit olduğundan oldukça basittir. Herhangi bir birim hücre üç boyutlu olarak uzayda arka arkaya tekrarlanırsa kristal katıya özgü bir örgü yapısı ortaya çıkar.

Kürelerin İstiflenmesi

Kristal oluşumunun geometrik görünümünü anlamak için benzer küreleri (örneğin tenis toplarını) üç boyutlu düzende kaç şekilde istifleyebileceğimizi inceleyelim. Kürelerin tabakalar halinde dizilmeleriyle oluşan şekillerle çeşitli birim hücreler elde edebiliriz.

En basit şekliyle küreler Şekildeki (a) gibi istiflenebilir. Şekilde görülen her küre tabakasının alt ve üstü aynı düzende istiflendiğinde üç boyutlu düzenli bir yapı elde edilir. Bu işlem defalarca tekrarlanarak üç boyutlu kristal yapılarda olduğu gibi çok sayıda tabaka ihtiva edecek şekilde genişletilebilir. Şekilde x olarak işaretlenmiş olan küre üzerinde odaklanırsak, bu kürenin kendi tabakasındaki dört küre ile temas halinde olduğunu görürüz. Bu düzenlemedeki her kürenin 6 tane komşusu olduğundan koordinasyon sayısı altıdır. Koordinasyon sayısı, kristal örgü yapısındaki bir atomu (ya da iyon) çevreleyen atom (ya da iyon) sayısı olarak tanımlanır. Kürelerin yukarıda belirtilen yapıdaki tekrarlanan en küçük birimine basit kübik hücre (bk) denir (b).

Diğer kübik hücreler arasında iç merkezli kübik (imk) ve yüzey merkezli kübik hücreler (ymk) sayılabilir (Aşağıdaki şekil). İç merkezli kübik yapının basit kübik yapıdan farkı ikinci tabakadaki kürelerin birinci tabakanın boşluklarına, üçüncü tabakadaki kürelerin ise ikinci tabakanın boşluklarına yerleşmesidir. Bu yapıda (imk) her kürenin koordinasyon sayısı 8 dir (her küre alttaki ve üstteki tabakanın dört küresi ile temas halindedir). Yüzey merkezli kübik yapıda ise küpün sekiz köşesindeki birer küreye ilave olarak altı yüzünün merkezinde de birer tane küre bulunur ve koordinasyon sayısı 12 dir.

 

Bir kristal katıda her birim hücre başka bir birim hücreye komşu olduğundan birim hücrenin atomlarından çoğu diğer hücreler tarafından da paylaşılır. Örneğin, bütün kübik hücrelerde kenarlarda bulunan köşe atomlar sekiz tane birim hücreye aittir (a). Buna karşın, yüzey merkezli atomlar iki birim hücre tarafından paylaşılır (b).

 

Köşelerde bulunan her küre sekiz birim hücre tarafından paylaşıldığı ve bir küpte de sekiz tane köşe bulunduğu için herhangi basit kübik hücrede net olarak bir küre mevcuttur (Yukarıdaki şekil). İç merkezli kübik hücrede, biri küpün merkezinden diğeri de sekiz köşesinden gelmek üzere net olarak iki küre bulunur. Yüzey merkezli kübik hücre ise, üçü yüzeylerin merkezlerinden (küpteki yüzey atomunun 1/2 si) biri sekiz köşesinden gelmek üzere dört net küre içerir.

Şekilde basit kübik hücre, iç merkezli kübik hücre ve yüzey merkezli kübik hücrelerde atom yarıçapı r ile küpün kenar uzunluğu a arasındaki bağıntı gösterilmiştir.

Yazar Hakkında

admin

%d blogcu bunu beğendi: