Cvrsto stanje materije

materije u cvrstom stanju. oblik i zapremina

odredjeni oblik i zapremina

pokretljivost cestica u cvrstom stanju

cestice koje cine materiju u cvrstom stanju ne poseduju skoro nikakvu pokretljivost

nalaze se u utvrdjenim ravnoteznim polozajima

one posjeduju unutrasnju energiju i u nekim slucajevima mogu mijenjati svoj ravnotezni polozaj, pomjerati se iz ravnoteznih polozaja, npr difundovati kroz cvrstu fazu, ali ta difuzija je spor proces

sta se desava prilikom pobudjivanja sta se desava sa polozajem cestica

prilikom pobudjivanja (npr toplotom) javlja se oscilovanje oko ravnoteznih polozaja uz povecanje amplitude oscilovanja

tri glavna stanja cvrste materije

kristalno, sraklasto (amorfno), gume i polimeri

osobine kristalnih supstanci (uredjenost)

glavna osobina je uredjenost cestica od kojih su ti kristali izgradjeni

cestice su pravilno i periodicno rasporedjene tako da postoji uredjenost kroz cijeli kristal ili uredjenost dugog dometa u odnosu na posmatranu cesticu

cestice zauzimaju tacno odredjene polozaje, na tacno odredjenom mestu

osobine kristalnih supstanci (uredjenost)

glavna osobina je uredjenost cestica od kojih su ti kristali izgradjeni

cestice su pravilno i periodicno rasporedjene tako da postoji uredjenost kroz cijeli kristal ili uredjenost dugog dometa u odnosu na posmatranu cesticu

cestice zauzimaju tacno odredjene polozaje, na tacno odredjenom mestu

podjela kristala po broju kristala

polikristalne supstance

monokristalne supstance

anizotropnost

osobina da se neke fizicke velicine ne prenose jednako u svim pravcima, vec najintenzivnije u pravcu duze ose simetrije kristala

dakle nemamo jednako prenosenje fizickih velicina, sto je slucaj kod amorfnih supstanci

polimorfizam

jedno isto kristalno jedinjenje moze se javiti u dva ili vise kristalnih oblika

alotropija

osobina da se jedan isti element moze javiti u dva ili vise kristalnih oblika

npr sumpor se moze naci u rombicnom i monoklicnom obliku

temperatura topljenja

najznacajnija karakteristika

temperatura topljenja je strogo definisana

znaci za svaki kristal imamo tacno odredjenu temperaturu topljenja

kako nastaju kristali

sporo kristalizacijom iz rastopa, pri niskim temperaturama, da bi imalo dovoljno vremena da se iz tog rastopljenog stanja stvore centri kristalizacije, koji ce narasti kako bi nastao monokristal ili eventualno, polikristalna supstanca

staklasto stanje materije

stanje je slicno tecnom stanju materije, pa se iz tog razloga ove supstance ponekad izazivaju pothladjenim tecnostima

staklasto stanje materje, osobine, nabroj

staklasto stanje materije, uredjenost cestica

postize se samo do kratkog rastojanja od posmatrane cestice

dakle nemamo gusto pakovanje vec prisustvo nekih praznina izmedju tih cestica

ovo omogucava pokretljivost cestica, pa se javlja viskoznost

staklasto stanje, temperatura topljenja

nemaju ostru temperaturu topljenja,

ove supstance prvo omeksavaju, pa se tope u nekom sirem temperaturnom intervalu

kako nastaju amorfne supstance

brzom kristalizacijom iz rastopa, pri visokim pritiscima

nema dovoljno vremena da se stvori centri kristalizacije, pa nastaje amorfna supstanca

amorfne supstance, izotropija

jednako prenosenje fizickih velicina u svim pravcima

kako nastaje cvrsto/amorfno stanje materije koja se moze javiti u oba oblika

zavisno od nacina na koji vodimo proces kristalizacije, mozemo dobiti ili cvrstu ili amorfnu supstancu za materije koje se mogu javiti i u jednom i u drugom oblik

gume i polimeri

supstance koje se sastoje od dugih organskih molekula, koji su medjusobno povezani vodonicnim ili vandervlasovim vezama

gume i polimeri, temperatura topljenja

nemaju temp topljenja, vec imaju tzv. temp transformacije ili kriticnu temperaturu

ispod te temp gume i polimeri se ponasaju slicno staklima, a zinad te temp slicno gumi

sta je kristal, kakav je raspored cestica

kristal je supstanca u kojoj su cestice tako gusto i pravilno rasporedjeni da posjeduju minimum potencijalne energije, koja potice od polozaja cestica u kristalnoj resetki

sta je kristalna resetka

sta mozemo definisati za svaki kristalnu resetku

kristalnu resetku mozemo definisati kao skup zamisljenih ravni koje prolaze kroz cestice kristala, koje se nalaze na tacno odredjenim mjestima i na odredjenom rastojanju

za svaku kristalnu resetku mozemo definisati elementarnu celiju

elementarna celija

najmanja zapremina je najmanja zapremina koja ima sve osobine kristala i definisana je kada znamo broj i vrstu cestica, njihov raspored i medjusobno odstojanje tih cestica

redjanjem elementarnih celija u tri pravca u prostoru moguce je izgraditi cijeli kristal

cvorovi prostorne kristalne resetke

predstavljaju presjeke zamisljenih ravni u kojima se nalaze atomi, molekuli ili joni i za kristale mozemo jos definisati koordinacioni broj

koordinacioni broj

broj istorodnih cestica koje se nalaze na jednom rastojanju od posmatrane cestice

ako kristal cine joni koordinacioni broj ce biti broj suprotno naelektrisanih jona koji se nalaze na jednakom rastojanju od posmatrane cestice

npr kristal NaCl, oko Na se nalazi 6 atoma Cl

koliko kristalnih sistema postoji, koji su

7 kristalnih sistema

• kubni

• tetragonalni

• ortorombicni

• monoklinicni

• romboedarski

• heksagonalni

• triklinicni

koliko postoji elementarnih celija

14

u zavisnosti od cega razlikujemo 4 vrste kristala

u zavisnosti od vrste cesica i vrste veza koji cine kristal, razlikujemo 4 vrste kristala:

• jonski

• kovalentni

• metalni

• molekulski

jonski kristal

sastoji se od pozitivno i negativno naelektrisanih jona, izmedju cestica su jake jonske veze

izmedju cestica djeluju jake elektrostaticke privlane sule, pa imamo gusto pakovanje u kristalu

koordinacioni broj za jonske kristale je 6

kovalentni kristal

izmedju cestica je jaka kovalentna veza (polarna ili nepolarna)

C kao dijamant i grafit

sastoje se od atoma, koji se mogu trodimenzionalne, dvodimenzionalne i jednodimenzionalne mreze (C kao dijamant- trodimen, mreza, C kao grafit - dvodimen.

koodrinacioni broj je 4

metalni kristal

prisutna je metalna veza

metali se sastoje od atoma koji otpustaju valentne elektrone, i ti elektroni postaju delokalizovani

mnoge osobine metala poticu od metalne veze, jer su elektroni nosioci naelektrisanja

imamo gusto pakovanje u metalu

koordinacioni broj je 8 ili 12

molekulski kristal

sastoje se od dugih organskih ili neorgranskih molekula

izmedju molekula je ili vodonicna ili vandervalsova veza a u samim molekulima je kovalentna veza izmedju atoma

koordinacioni broj je 4

metode za ispitivanje strukture kristala

bregova metoda

debaj sererova metoda

kako se ponasaju kristali kada na njih padnu X zraci

kao difrakcione resetke

difrakcija je pojava odbijanja X zraka pod odredjenim uglom kada naidju na male otvore koji odgovaraju talasnoj duzini tih X zraka

sta su X zraci

elektromagnetni talasi velikih frekvencija, odnosno malih talasnih duzina od 0,01nm do 10nm

dobijaju se kada Pt, V i Mo bombarduju elektronima visoke energije

nacini ispitivanja unutrasnje gradje kristala

• difrakcija X zracima koji imaju talasne duzine koje odgovaraju rastojanjima izmedju izgradjivackih jedinica u kristalu (bregova i debaj sererova metoda)

• difrakcija elektronima i neutronima

neutronska difrakcija

dopunska metoda difrakciji X zracima, koristi se za paramagnetne, feromagnetne i aniferomagnetne supstance

difrakcija elektronima

koristi se za ispitivanje povrsina

bregova metoda

bregova jednacina

n • |\ = 2 • d •sin@

debaj sererova metoda

nesavrsenosti u gradji cvrstih kristalnih supstanci

prevodjenje nekih fizickih velicina npr struja kroz cvrste supstance ne bi bilo moguce da u strukturi ne postoje neke nesavrsenosti odnosno defekti

pod odredjenim efektima, npr toplota, moze doci do pomeranja cestica iz svojih ravnoteznih polozaja i onda se javljaju praznine ili defekti u strukturi kristalnih susptanci

upravo te praznine predstavaljaju mjesta koja su odgovorna za prenosenje fizickih velicina

kakvi defekti mogu biti

tackasti

linijski

tackasti defekti

pomeranje jedne cestice, postoji izvjesna difuzija

tackasti defekti se mogu podijeliti na Frenkelov tip defekta i Sotkijev tip defekta

Frenkelov tip defekta

R<d

nastaje kada je precnik cestica manji od rastojanja izmedju ravni, tada cestica moze da se smjesti izmedju dvije paralerne ravni u kristalu

Sotkijev tip defetka

R>d

ukoliko je precnik cestica veci od rastojanja izmedju ravni, ta cestica se smjesta na povrsinu kristala

linijski defekti

ivicni

defekti u vidu zavojnica… i slicno

od cega zavisi beoj cestica koje napustaju svoja mesta

zavisi od difuzije u cvrstoj fazi, koja zavisi od temperature i aktivacione energije

kako se izracunava broj cestica koje napustaju svoja mesta iz kristalne resetke

moze se izracunati po Bolcmanovom zakonu raspodjele

N = N0 • exp(-∆Ea/RT)