Krystalografia - wykład

Prof. nzw. dr hab. Jarosław Mizera & dr inż. Joanna Zdunek
Krystalografia to nauka zajmująca się opisem i badaniem periodycznej budowy
wewnętrznej materiałów krystalicznych oraz ich klasyfikacją.
Plan wykładu:
1.
Prawa i pojęcia podstawowe
2.
Klasyfikacja kryształów. Typy struktur
3.
Projekcje krystalograficzne
Zalecana literatura:
Z. Bojarski, M. Gigla, K. Stróż, M. Surowiec „Krystalografia”, PWN Warszawa
1996
Z. Bojarski, E. Łagiewka „Rentgenowska analiza strukturalna”, PWN
Warszawa 1988
Z. Bojarski, H. Habla, M. Surowiec „Materiały do nauki krystalografii”, PWN
Warszawa 1986
Materiały z „www”:
www.ch.pw.edu.pl/~janzac/krystalografia/
www.komkryst.int.pan.wroc.pl/
www.edupress.pl
www.chem.uw.edu.pl
1.
Prawa i pojęcia podstawowe
Mówiąc o krystalografii należy zdać sobie sprawę, że nauka ta odnosi się do
elementów budowy wewnętrznej materiałów (atomy, jony) w skali nanometrycznej.
Materiały polikrystaliczne zbudowane są z ziaren (np. w większości materiałów
konstrukcyjnych ich wielkość nie przekracza kilku m). Mikrostruktura materiałów,
np. przekrój szyny może być analizowana na różnych poziomach szczegółowości, np.
makroskopowym (rysunek powyżej) tzn. po
powierzchni obserwowanej nieuzbrojonym okiem.
odpowiednim
przygotowaniu
… lub na poziomie mikroskopii optycznej (powiększenia rzędu kilkuset razy)
umożliwiającej obserwację kształtu i wielkości ziaren (krystalitów) tworzących
polikryształ.
Kolejnym
„uszczegółowieniem”
obserwacji
mikrostruktury
jest
analiza
mikrostruktury materiału przy użyciu mikroskopii elektronowej pozwalającej na
ujawnienie szczegółów budowy wewnętrznej materiałów takich jak granice ziaren,
wydzielenia czy dyslokacje w skali dziesiątek lub setek części mikrometra.
Użycie wysokorozdzielczej mikroskopii elektronowej (High Resolution Electron
Microscopy) pozwala na obserwację periodycznego ułożenia atomów (odległości
nanometryczne, np. odległość między atomami w aluminium 4Å).
Jasne „kropki” na zdjęciu obrazują kolumny atomów prostopadle do płaszczyzny
obserwacji.
Schemat budowy wewnętrznej atomu.
Krystalografia zajmuje się opisem ciał krystalicznych
W zależności od stanu skupienia atomy (jony) tworzą w przestrzeni układy
nieuporządkowane (gaz, ciecz) lub uporządkowane tzw. kryształy w ciałach stałych
(w pewnych warunkach w stanie tym może występować struktura
nieuporządkowana w przestrzeni tzw. amorficzna).
Uporządkowanie to może być bliskiego zasięgu, np. w etylenie .
… lub dalekiego zasięgu, np. diament.
Odległości między tymi samymi atomami mogą być zmienne w zależności od
charakteru wiązania, np. pomiędzy atomami węgla.
Aby określić
prostokątny.
ich
położenie
należy
wprowadzic
układ
współrzędnych,
np.
Położenia tych punktów określają wektory wodzące zaczepione w początku układu
współrzędnych.
Można wprowadzic również układ współrzędnych „ukośnokątny” (nieprostokątny).
Przypomnijmy podstawowe operacje na wektorach…
Cechą charakterystyczną materiałów krystalicznych jest ... zobacz całą notatkę