Deel 1: Atomic and Crystal structure Hoofdstuk 2: Atoom- en kristalstructuur



Dovnload 251.01 Kb.
Pagina2/8
Datum21.08.2016
Grootte251.01 Kb.
1   2   3   4   5   6   7   8

Kristalstructuren van het AX-type

- keukenzoutstructuur: deze structuur kan het best beschreven worden als twee in elkaar geschoven (gelijke) FCC-structuren, de ene van anionen, de andere van kationen. (tekening p. 386)

- Cesiumchloridestructuur: er bevinden zich aan de hoekpunten van de kubus anionen, in het midden is er één centrale kation. Alweer kan dit rooster beschreven worden als een ineenschuiven van twee gelijke, kubische roosters. Dit is GEEN BCC-structuur, aangezien er twee verschillende ionen aanwezig zijn. (tekening p.387)

- Zinksulfidestructuur: de beste beschrijving is alweer te geven door de structuur te vergelijken met twee in elkaar geschoven, gelijke FCC-roosters. Hier gaat het om roosters met aan de hoekpunten en in het midden van de zijvlakken ionen.


Kristalstructuren van het AmXp-type
Bij dit type hebben anionen en kationen al zeker een andere lading. Om dit neutraal te krijgen zullen er dus een verschillend aantal anionen en kationen zijn. (Meestal A1X2) De belangrijkste roosterstructuur in deze categorie is er één waarbij er zich in het centrum van de eenheidscel een atoom bevindt en de andere zich aan de hoekpunten bevinden. Aangezien er van het éne atoom meer zijn als van het andere zullen de atomen die in de minderheid zijn telkens één centrum overslaan.
Kristalstructuren van het AmBnXp-type
Het belangrijkste voorbeeld dat in deze categorie kan gegeven worden is de ‘perovskite cristal structure’. Hierbij is er van elke soort één kation en drie anionen. De ene soort kation bevindt zich in een eenheidscel in het centrum en het andere aan de hoekpunten, de anionen bevinden zich in het midden van elk zijvlak. (Vb.: BaTiO3)
Close-packed’ anion kristalstructuren
Net zoals bij metaalatomen kan men de anionen in een rooster van een keramische stof voorstellen als ‘close-packed’ vlakken die op elkaar liggen. Eveneens zullen twee soorten structuren kunnen gevormd worden: de FCC- en de HCP-structuur. De gaten die in de roosters ontstaan zullen opgevuld worden met de kationen. Het dient wel opgemerkt te worden dat er twee soorten gaten komen in het rooster. De positie die een kation inneemt in één van de twee soorten gaten is ‘tetrahedral’ of ‘octahedral’. Bij deze soorten zijn respectievelijk vier en zes anionen betrokken, of met andere woorden, het coördinatienummer van de kationen zijn respectievelijk vier en zes.

Het verschil tussen de soorten structuren zal hem dus ten eerste liggen bij de manier waarop de vlakken zich stapelen en bij de manier waarop de kationen zich tussen de anionen plaatsen. Ofwel ‘tetrahedral’ ofwel ‘octahedral’ ofwel gecombineerd.


Het is dus mogelijk om een structuur op twee manieren voor te stellen, ofwel door met A, B en X te werken, ofwel door met vlakken en soorten gaten te werken.

13.3 Silicaatkeramiek
Silicaten bestaan hoofdzakelijk uit silicium (Si) en zuurstof (O). Meestal wordt de structuur van silicaten niet voorgesteld met behulp van een eenheidscel, maar door verschillende combinaties van SiO44- -moleculen te gebruiken. De binding tussen het silicium en de zuurstof is overigens eerder covalent.
Kiezelzuur (silica)
De chemische formule van kiezelzuur, SiO2, toont aan dat het materiaal neutraal is. Deze neutrale lading is bereikt doordat de aanliggende SiO44- -moleculen de O2- -ionen delen. De kristalstructuren die gevormd worden zijn regelmatig, maar zijn complex. Er zijn drie manieren waarop het rooster zich kan vormen. (dit wil zeggen dat kiezelzuur een polymorfe kristalstructuur heeft) De mogelijkheden voor de driedimensionale schikking zijn ‘quartz’, ‘cristobalite’ en ‘tridymite’. Uitwendige eigenschappen zijn onder andere lage dichtheid (een gevolg van de open structuur) en hoge smelttemperatuur (een gevolg van een sterke interatomaire binding).

Silica glasses

Silicaten kunnen eveneens een niet-kristallijne structuur aannemen. Moleculen die zulk een hoge graad van willekeur vertonen worden samengesmolten silicaten (fused silica) genoemd. Alweer is de SiO44--molecule de basis. Ander oxiden (buiten SiO2) kunnen echter ook glasstructuren vormen. Deze moleculen worden netwerkvormer (network formers) genoemd. Alvorens men echt glas kan gaan maken heeft en nog een stof nodig: een netwerkhervormer (network modifier), deze stoffen binden niet, maar nemen een plaats in tussen de netwerkvormers. Verder zijn er nog intermediaire stoffen (intermediates), deze binden zich en stabiliseren het netwerk.



Silicaten

De verschillende silicaatmineralen worden, zoals reeds gezegd, gevormd door SiO44—moleculen. In figuur 13.12 worden verschillende mogelijkheden voorgesteld. Al deze structuren hebben echter positief geladen kationen nodig om gevormd te worden en om een neutraal geheel te vormen. Men onderscheidt volgende vormen:



  1. Enkele silicaten: men onderscheidt hier twee soorten silicaten, de silicaten die bestaan uit één SiO44- -molecule gebonden met één of meerdere positieve ionen (kationen) Een tweede soort bestaat uit twee SiO44- -moleculen die een zuurstofmolecule delen, (daaruit volgt volgende molecule: Si2O76-) en binden met één of meerdere gelijke of verschillende moleculen.

  2. Gelaagde silicaten: een gelaagde silicaat is een silicaat die bestaat uit een laag Si2O52- -moleculen afgewisseld met een laag met een overschot aan kationen. Hierdoor wordt neutraliteit bereikt in de structuur. De Si2O52- -molecule wordt gevormd doordat telkens drie zuurstofmoleculen gedeeld worden. De overblijvende zuurstofmolecule (die de negatieve lading van de laag veroorzaakt) bindt met de positieve laag. De positieve en negatieve laag zijn zeer sterk gebonden door een ionisch-covalente binding. Eventueel aanliggende lagen zijn veel zwakker gebonden, namelijk door Van der Waals bindingen.



13.4 Koolstof
Koolstof bestaat in verschillende polymorfe toestanden, maar ook in amorfe toestanden. Hoewel het niet zo duidelijk af te lijnen is, wordt koolstof meestal in de groep van als keramiek bekeken, aangezien grafiet veel eigenschappen heeft die in die groep thuishoren.



1   2   3   4   5   6   7   8


De database wordt beschermd door het auteursrecht ©opleid.info 2017
stuur bericht

    Hoofdpagina