Struktur och kristaller Flashcards
Amorfa material
Oordnade atomer ”saknar ’fjärr’ordning” (alla utom de allra närmaste grannarna)
Ex Quartzglas (SiO2)
Kristallina material
Atomer ordnade med periodisk regelbundenhet
Ex Quartzkristall (SiO2)
Beskriv vad som måste hända för att (metall)kristaller ska skapas (2 yttre, 3 inre)
Yttre skeende:
1) Smälta/lösning (oordnad) bildas vid höga temperaturer T0).
2) När temperaturen på smältan minskar (dvs koncentrationen på lösning ökar) ökar ordningen och kristall bildas. (T->0)
Inre skeende:
1) Kärnbildning - lite fast ämne
2) Korntillväxt - mer fast ämne
3) ’fullvuxna korn’ - mycket fast ämne (små kristaller)
Gitter + bas
Sätt att precist beskriva en kristallstruktur.
Koppling mellan packningstätheten (”Pt”) och kristallens bindningsenergi-kurva?
Tätpackad= genomsnittliga bindningslängden och genomsnittliga bindningsenergin (dvs punkten r,E) är samma som grafens minimipunkten.
Glespackad= r(genomsnitt) är längre mellan atomerna och E(genomsnitt) är högre. (Dvs punkten r,E har rört sig lite åt höger från minimipunkten)
Enhetscellen
Bygger upp gittret / beskriver det enklaste minsta komponenten i en kristall.
(Används som standard stegning)
Gitter/lattice
Matematisk representation/matris/koordinater av hur kristallens atomer ska repeteras
Varför bildas det korn när kristaller skapas?
För att strukturen vill nå lägst Bindningsenergi vilket fås när atomerna är i direktkontakt med varandra -> blir ordnade
(I Oordnade strukturer måste bindningarna hoppa atomer vilket kräver mer energi - därför ligger även punkten på Bindningsenergi-kurvan högre upp än den ordnade)
Om ger naturen tillräckligt med tid går den oordnade struktur mot en ordnad
Koppla packningstätheten till ett fyrkantigt resp. hexagonalt atomplanet
Om hexagonala blir antalet ’atom-grannar’/atom mer -> fler atomer/a.e. (Tätpackat)
Om raka är det ej lika mkt kontakt mellan atomer i planet ->färre atomer/a.e (inte tätpackat)
Bas
Beskriver vad som ska repeteras.
SC
Simple cubic (enkelt kubisk) kristall
- koordinationsnummer på 6
- 1 atom/enhetscell (8* (1/8))
Ex Diamant, Granat, Pyrit
BCC
BodyCenteredCubic (Rymdcentrerad kubisk) kristall
- ABABAB
- coordination number 8
- 2 atomer/enhetscell (8*(1/8) + 1)
Ex. Alkalimetaller + järn, krom, wolfram
HCP
Hexagonal Close Packing (Hexagonal tätpackning)
- ABABAB
- kräver annat typ av koordinatsystem för att förstå
Ex: Beryllium, Cobolt, Titan, Zink
Extra: 1 atom/enhetscell ((1/6)4 + (1/12)4 +(1/2)*3)?? Där (1/2)-delarna är centrerade i den adjunkterade enhetscellen.
FCC
Face centered cubic (ytcentrerad kubisk) - ABCABC
- coordination number of 12
- 4 atomer/enhetscell (8(1/8) + 6(1/2))
Ex Aluminium, Bly, Nickel, Coppar, Guld
Säg något om keramiska kristaller
Är ofta (olika) stora enhetsceller av oxider, nitrider etc
Säg något om polymeriska kristaller?
Polymerkedjorna veckas och bildas flak som byggs upp till kristaller
(Har också ofta stora enhetsceller)
Isotropi
Egenskap är oberoende av riktning. Det är lika i alla/olika riktningar.
Anisotropi
Egenskap beroende av riktning. Olika riktningar i olika riktningar.
Staplingssekvenser (2 stycken)
ABABAB
eller
ABCABCABC
Staplingsfel
När staplingen av atomplan är icke-naturligt dvs ej ABABAB eller ABCABCABC
Nämn de tre fasövergångarna i järn, symbolerna samt hur kristallstrukturen förändras
Ferrit (alfa): BCC, bättre magnetism
Austenit (gamma): FCC, ev bättre mekaniska egenskaper
(omega): Smälta(?)
Fasövergångar beror på?
Temperatur och tryck
Fast lösning
En homogen blandning av metaller (ofta med liknande struktur och atomradie)
Ex Cu-Ni legering
Smälta (lösning) i fast fas.
- kristalliserat utbytbart
- oberoende av ämneskoncetrationer/valfri sammansättning
Utskiljning
Oordnad metall som omringas av den fasta lösningen (Bara i vissa koncentrationsintervall).
Bildas då atomradie och struktur är olika
Ex Cu-Zn legering
Skillnad mellan binärt och ’vanligt’ fasdiagram
Binärt: Ni-Cu, tydliga fasövergångar från smälta->fast lösning i smälta->fast lösning.
Vanligt: Ni-Zn, flera fasövergångar. Kaos.
X-axel=composition (weight percentage of elements)
Y-axel=Temperatur
Positioner i enhetscellen (2 saker)
1) Mäter längs x, y resp z axeln
2) Absoluta belopp Ex. 0.12, 0.67 (nm) etc
(Motsvarar relativa mått ex 1/4, 1, 1/2 etc)
Riktningar i enhetscellen
Utgår från origo och går mot en viss position/koordinat.
[111]
Diagonal riktning genom enhetscellens 3 axlar. Skiljer sig beroende på var origo är. Specifik/finns endast 1 värde.
[100] [010] [001]
Enkel riktning längs en av axlarna i enhetscellen. Specifik/finns endast 1 värde.
[110] [101] [011]
Två riktningar i enhetscellen. Specifik/finns bara 1 värde,
<110>
Skara/permutationer. Riktningar som antar alla givna värden. Ospecifik, värden tillåts byta plats. Ekvivalenta riktningar.
Dvs <110> = <011> = <101>
(100) (010) (001)
Beskriver planet längs 1 koordinataxel. Dvs i en rak linje. Specifik/finns bara 1 värde.
(110) (011) (101)
Beskriver planet längs 2 koordinataxlar. Dvs en sida i kristallen där atomerna har kontakt. Specifik/finns bara 1 värde.
(111)
Volym ngt
Millerindex
Millerindex används inom fasta tillståndets fysik för att beteckna olika riktningar och plan i kristallstrukturer.
[ ], < >, ( ), { }
XRD från kristallplan
Röntgendiffraktion för at undersöka avståndet mellan kristallens plan. Skjuter in från alla vinklar och ser var och vilken typ av interferens som sker.
In röntgenstrålar,
Ut röntgenstrålar från annan vinkel.
{111}
Ekvivalenta plan. Beskriver alla plan med samma antal (ex) 1 och 0or.
