모설 데이

동질이상이 같은 조성에 다른 구조라면 동질이형은 단원소 고체에 여러가지 다른 구조를 의미한다. 탄소는 단원소 고체로의 동질이형이 존재한다. 이들은 금속,세라믹,폴리머중 어느 분류에도 속하지 않는다. 탄소는 많은 산업분야에서 굉장히 중요한 역할을 하고 있다. 그중 대표적으로는 다이아몬드, 흑연 등이 존재한다. 1. 다이아몬드 다이아몬드는 ZnS와 같은 형태를 띈다. Zincblende구조인 것이다. 하지만 모든 원소가 탄소인 형태이다. 각각의 탄소원자는 sp3혼성을 하여 다른 4개의 탄소에 결합하는데, 이 모양은 사면체이다. 다이아몬드는 알려진 가장 단단한 재료이다. 그리고 매우 높은 열 저항성이 있다. 이 결정구조는 다이아몬드 입방 이라고 부른다. 큰 단결정은 보석을 만들고 작은 경우 공업용으로 사용한다..

이번에는 고체 재료중 세라믹의 결정 구조에 대해 알아보자. 세라믹 재료는 금속과 비금속의 화합물으로 특성상 조합이 중요하다. 이 조합은 이온 결합성에 의존하는데, 이온 결합성은 원자들의 전기 음성도에 의존적이다. 전기 음성도 차이가 클수록 이온 특성이 증가한다. -> %이온특성 = (1- exp( -0.25 (Xa - Xb) ^2)) x 100 금속이온(양이온)과 비금속이온(음이온) 들의 구성으로 구성 이온들의 두가지 특성이 결정구조에 영향을 미친다. 1. 양이온과 음이온들의 상대적 크기 양이온과 음이온의 상대적 크기는 적층되었을때 어떤 형태가 될지를 결정하는 큰 요인이다. 크기 비율에 따라 배위수가 결정되기 때문이다. 2. 양전하와 음전하의 균형 합쳐졌을때 중성이 맞춰져야한다. 그중 상대적 크기에 대해..

결정구조 3가지 FCC, BCC, HCP를 알아보았다. 이번에는 단위정에서의 원자의 밀도를 계산해보자. 밀도는 질량/부피 인데, 같은 원리로 계산하면 된다. 따라서 밀도 = 단위정내 원자수x원자량 / 부피x아보가르도 수 이다. 아보가르도 수로 나누는 이유는 원자량이 1몰 당으로 계산되어 있는 값이기 때문이다. 한번 예시를 들어 계산해보자. 이 원자는 Cr크로뮴 원자 이다. 크로뮴은 원자량이 52.00g/mol , 원자 반지름 0.125nm 이다. 밀도는 BCC이므로 계산을 해보면 n=2 --> 2x52g/mol / a^3x6.022x10^23 (a=4r√3=0.2887nm) 이라는 결과를 얻게 된다. 같은 방법으로 세라믹의 밀도 또한 구해볼 수 있다. 세라믹은 금속과 다르게 다른 이온들이 구성 되어 있으..

2차원 단위에서 6각형 모양으로 쌓는 형태의 결정구조는 FCC외에 HCP가 있다. HCP는 FCC와 다르게 abab구조를 채택하는데, 이렇듯, 1층에서의 역삼각형 빈틈에 2층을 쌓는다면, 3층은 다시 1층의 위치에 적층하게 되는 구조이다. 입체적으로 나타내면 위와 같은 형태가 된다. 1. hcp 결정구조를 채택한 원자는 Cd(카드뮴),Mg(마그네슘),Ti(티타늄),Zn(아연) 등이 있다. 2. 배위수는 위아래 3개씩, 같은층에 6개 총 12개이다. 3. 단위정내에 원자가 1/6개씩 12개, 1/2개씩 2개 중간에 3개 총 6개가 있다. (FCC와 비교하여 비슷하게 적층되 있으나 단위정이 HCP의 경우 더 큰 모양이므로 더 많이 들어 있음) 4. APF(원자 충진률) = 0.74 5. c/a = 1.633

재료별로 다양한 결정 구조를 가지고 있다. 그중 금속에 대해 알아보자 금속의 결정 구조 금속 원자가 최대한 조밀한 형태로 쌓여야 한다. 2차원 단위에서 봤을 때 육각형으로 쌓는 형태와 사각형으로 쌓는 형태가 있다. 이런 형태와 이러한 형태로 말이다. 물론 둘중에서는 육각형 모양으로 쌓은 것이 더 조밀하다.