1

ATOMLARIN DİZİLİŞLERİ

Atomların dizilme şekilleri, malzemelerin özelliklerini etkilemektedir.

Atomların dizilme şekilleri, amorf, moleküler ve kristal olmak üzere üçe ayrılır.

Atomların Dizilişleri

2

Atomlar düzensiz bir şekilde dizilmişlerse, böyle bir yapıya amorf yapı adı verilir.

Gazlar, sıvılar ve katı bir madde olan cam amorf yapılıdır.

Atomların Dizilişleri

3

Kuvvetli bağlarla bağlanmış olan atomlardan oluşan moleküller, birbirleriyle zayıf bağlanarak bir arada bulunuyorsa bu tür yapılara moleküler yapı ismi verilir.

Atomların Dizilişleri

4

Atomların üç boyutlu olarak belirli bir geometrik düzene göre dizilmeleri sonucu meydana gelen yapıya kristal yapı adıverilir.

Atomların Dizilişleri

5

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 atomlarıdüzensiz bir şekilde dağılır. Soğutulduğunda ise, tekrar geometrik bir düzene göre dizilerek kristal yapıyı meydana getirirler.

Atomların Dizilişleri

6

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 atomlarıdüzensiz bir şekilde dağılır. Soğutulduğunda ise, tekrar geometrik bir düzene göre dizilerek kristal yapıyı meydana getirirler.

Atomların Dizilişleri

7

Birim hücre, kristalin tekrarlanan en küçük hacimsel birimine verilen isimdir.

Atomların bulunduğu yerlere kafes noktaları denir.

Atomların Dizilişleri

8

Birim hücrenin boyut ve şeklini tarif eden parametrelere, kafes parametreleri adı verilir.

Atomların Dizilişleri

9

Atomların Dizilişleri

10

Atomların Dizilişleri

11

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.

12

Atomların Dizilişleri

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 parçasıufalanamayacak kadar küçüldü. Buna Yunanca’da görünmez anlamına Gelen atom adı verildi.

14

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.

15

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.

16

Atomların Dizilişleri

Yüzey merkezli kübik (YMK) kafeste atomlar küpün herbir köşesine ve yüzeyine yerleşir.

YMK kafesin birim hücresinde toplam 4 adet atom bulunmaktadır.

17

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 sıkıpaket kristal kafesi tanıtılacaktır. Birim hücredeki toplam atom sayısı 6 dır.

İdeal HSP kafes sistemine sahip metallerde c/a oranı1.633’e eşittir. Yani c= 1.633 a dır.

18

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.

19

Atomların Dizilişleri

Basit kübik bir yapıda koordinasyon sayısı, yani bir atoma en yakın atomların sayısı 6 dır.

20

Atomların Dizilişleri

Hacim merkezli kübik kafeste koordinasyon sayısı 8 dir.

21

Atomların Dizilişleri

Yüzey merkezli kübik kafeste koordinasyon sayısı 12 dir.

22

Atomların Dizilişleri

Hagzagonal kristal kafesinde koordinasyon sayısı 12 dir.

23

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)

24

Atomların Dizilişleri

Basit kübik kafesin APF’nün hesaplanması:

52.0)2/()3

4)(1()( 33

=π= RRAPFBK

25

Atomların Dizilişleri

Hacim merkezli kübik kafesin APF’nün hesaplanması:

68.0)3

4/()

3

4)(2()( 33

=π=R

RAPFHMK

26

Atomların Dizilişleri

Yüzey merkezli kübik kafesin APF’nün hesaplanması:

74.0)2

4/()

3

4)(4()( 33

=π=R

RAPFYMK

27

Atomların Dizilişleri

Hegzagonal sıkı paket kafesin APF’nün hesaplanması:

74.0)2)(663.1()2)(2/)33/()3

4)(6()( 23

=π= RRRAPFHSP