Konsep dan contoh struktur material

Itu struktur material Ini adalah cara komponen mereka terkait dan dimanifestasikan pada skala pengamatan yang berbeda. Pahami dengan komponen atom, molekul, ion, rantai, bidang, kristal, butiran kristal, di antara set partikel lainnya. Dan pada gilirannya, sehubungan dengan skala pengamatan, kami merujuk pada nano, mikro dan makrostrukturas.

Bergantung pada jenis ikatan kimia yang ada dalam struktur bahan, sifat mekanik, kimia, optik, termal, listrik, atau kuantum yang berbeda akan terjadi. Jika tautannya ionik, bahannya akan ionik. Sementara itu, jika tautannya logam, bahannya akan menjadi logam.

Kayu, misalnya, adalah bahan polimer dan berserat, karena terbuat dari selulosa polisakarida. Interaksi yang efektif antara rantai selulosa mereka menentukan tubuh yang keras, mampu mencetak, memotong, mewarnai, memoles, dengan nakal.

Penting bahwa materi adalah semua materi yang memenuhi tujuan dalam kehidupan atau dalam sejarah kemanusiaan. Mengetahui strukturnya, bahan baru dengan sifat yang dioptimalkan untuk aplikasi tertentu, baik industri, rumah, artistik, komputasi atau metalurgi.

[TOC]

Struktur Bahan Logam

Bahan logam menutupi semua logam dan paduannya. Strukturnya terdiri dari atom yang sangat dipadatkan di sisi lain atau di atas yang lain, mengikuti urutan berkala. Oleh karena itu dikatakan bahwa mereka terdiri dari kristal logam, yang tetap tetap dan kohesif berkat tautan logam yang ada di antara semua atomnya.

Di antara struktur kristal yang paling umum untuk logam adalah kubik yang berpusat pada tubuh (BCC), kubik yang berpusat pada wajah (FCC), dan heksagonal kompak (HCP), yang terakhir menjadi yang paling padat. Banyak logam, seperti besi, perak, kromium atau berilium, ditandai dengan menugaskan masing -masing dari tiga struktur ini.

Dapat melayani Anda: volatilisasi

Namun, deskripsi seperti itu tidak cukup untuk menggambarkannya sebagai bahan.

Kristal logam dapat mengadopsi lebih dari satu atau ukuran. Dengan demikian, dalam logam yang sama lebih dari satu akan diamati. Faktanya, akan ada banyak dari mereka, yang lebih dikenal dengan istilah gandum kristal.

Jarak yang memisahkan butiran satu sama lain dikenal sebagai batas tepi atau butir dan, bersama -sama dengan cacat kristal, salah satu faktor yang paling menentukan dalam sifat mekanik logam.

Struktur bahan keramik

Bola zirkonium dioksida, bahan keramik baru. Sumber: Lucasbosch, Wikimedia Commons

Sebagian besar bahan dapat digambarkan seperti pada bagian sebelumnya, yaitu, tergantung pada kristal, jumlahnya, ukuran atau bentuknya. Namun yang bervariasi dalam kasus bahan keramik, itu adalah bahwa komponen mereka tidak hanya terdiri dari atom, tetapi juga ion, sering terletak di dasar amorf silikat.

Oleh karena itu, keramik cenderung semikristalin atau bahan kristalin sepenuhnya saat silikon dioksida tidak ada. Dalam struktur mereka, ikatan ionik dan kovalen mendominasi, menjadi ionik yang paling penting. Umumnya, keramik adalah bahan polyristal; yaitu, mereka terdiri dari banyak kristal kecil.

Keramiknya adalah bahan dari komposisi yang sangat bervariasi. Misalnya, karbida, nituro dan fosfur dianggap keramik, dan dalam struktur mereka yang terdiri dari tiga jaringan -dimensi ikatan kovalen diatur. Ini memberi mereka sifat bahan ketahanan termal yang sangat keras dan tinggi.

Keramik vitreous, karena memiliki basis silikon dioksida, dianggap amorf. Oleh karena itu, struktur mereka berantakan. Sementara itu, ada keramik kristal, seperti aluminium, magnesium dan zirkonium oksida, yang strukturnya terdiri dari ion yang disatukan oleh ikatan ionik.

Dapat melayani Anda: agen pengoksidasi: konsep, contoh terkuat

Struktur bahan kristal

Struktur kristal natrium klorida, NaCl, senyawa ionik khas. Bola ungu mewakili kation natrium, Na +, dan bola hijau mewakili anion klorida, cl.

Bahan kristal mengintegrasikan keluarga besar bahan. Misalnya, logam dan keramik diklasifikasikan sebagai bahan kristal. Secara tegas, bahan kristal adalah semua yang strukturnya dipesan, terlepas dari mereka terdiri dari ion, atom, molekul atau makromolekul.

Semua garam dan sebagian besar mineral memasuki klasifikasi ini. Misalnya, batu kapur.

Kristal gula, di sisi lain, terbuat dari molekul sukrosa. Karena gula seperti itu bukan bahan, kecuali jika kastil, rumah, perabot, atau kursi gula dibangun. Jadi gula akan menjadi bahan kristal. Alasan yang sama berlaku untuk semua padatan molekul lainnya, termasuk es.

Struktur bahan besi

Austenita, memesan atom karbon dan besi. Sumber: Wikimedia Commons

Bahan besi adalah semua yang terdiri dari zat besi dan paduannya dengan karbon. Oleh karena itu, baja dianggap sebagai bahan besi. Strukturnya, seperti logam, didasarkan pada kristal logam.

Namun, interaksinya agak berbeda, karena atom besi dan karbon adalah bagian dari kristal, jadi Anda tidak dapat berbicara tentang hubungan logam antara kedua elemen tersebut.

Contoh lainnya

Nanomaterials

Nanotube Karbon. Sumber: Wikimedia Commons

Banyak bahan nano, seperti bahan yang sudah dibahas, juga dijelaskan tergantung pada nanocrystals mereka. Namun, ini termasuk unit struktural lainnya yang lebih unik, terdiri dari lebih sedikit atom.

Dapat melayani Anda: kelompok fosfat

Misalnya, struktur nanomaterial dapat dijelaskan oleh atom atau molekul yang dipesan dalam bentuk bola, miscetal, tabung, rencana, cincin, piring, kubus, dll., mana yang mungkin atau tidak menghasilkan nanocrystals.

Sementara di semua struktur nano ini, ikatan ionik dapat hadir, seperti halnya nanopartikel oksida yang tak terhitung banyaknya, ikatan kovalen lebih umum, bertanggung jawab untuk memberikan sudut pemisahan yang diperlukan antara atom -atom.

Bahan polimer

Struktur kimia polietilen

Struktur bahan polimer sebagian besar adalah amorf. Ini karena polimer yang sesuai adalah makromolekul yang hampir tidak berhasil dipesan secara berkala atau berulang.

Namun, dalam polimer mungkin ada daerah yang relatif dipesan, jadi beberapa dianggap semikristalino. Sebagai contoh, polietilen kepadatan tinggi, poliuretan dan polypropylene dianggap polimer semikristalin.

Bahan hierarkis

Bahan hierarkis sangat penting dan mendukung badan hidup. Ilmu material didedikasikan tanpa lelah untuk bahan mimikri, tetapi menggunakan komponen lain. Strukturnya "dilucuti senjata", dimulai dengan bagian terkecil ke yang terbesar, yang akan menjadi dukungan.

Misalnya, padatan yang terdiri dari beberapa lapisan dengan ketebalan yang berbeda, atau yang memiliki rongga tubular dan konsentris yang ditempati oleh atom, akan dipertimbangkan dari struktur hierarkis.

Referensi

1. Shiver & Atkins. (2008). Kimia anorganik. (Edisi keempat). MC Graw Hill.
2. Wikipedia. (2020). Ilmu Bahan. Diperoleh dari: di.Wikipedia.org
3. Marc Ander Meyers dan Krishan Kumar Chawla. (S.F.). Bahan: Struktur, Properti, dan Kinerja. [PDF]. Cambridge University Press. Pulih dari: aset.Cambridge.org
4. Universitas Washington. (S.F.). Logam: Struktur Logam. Pulih dari: depts.Washington.Edu
5. Universitas Tennessee. (S.F.). Bab 13: Struktur dan Sifat Keramik. [PDF]. Diperoleh dari: web.utk.Edu