با rutile شروع ميكنيم!!!
با rutile شروع ميكنيم!!!
در ساختار Rutile كاتيونهايي با ظرفيت +4 در اندازه هاي متوسط موجود مي باشند. تركيباتي كه داراي ساختار Rutile هستند شامل TiO2, SnO2, GeO2, PbO2, VO2, NbO2, TeO2, MnO2, RuO2, OsO2, IrO2, مي باشند.[1]
در اين ساختار كاتيونها در تمام گوشه هاي يك مكعب و همچنين در مركز آن قرار دارند و آنيونها به صورت هشت وجهي كاتيونها را احاطه كرده اند.[2] در Rutile عدد هماهنگي Ti برابر 6 است. با توجه به اينكه ظرفيت Ti برابر 4 است، قدرت پيوند دو سوم است و سه اكسيژن در اطراف هر يون Ti4+ قرار مي گيرد.[3]
عدد هماهنگي 3 در چيدمان مكعبي يا هگزاگونال فشرده بدست نمي آيد؛بنابراين، آنچه كه در اين ساختار بدست مي آيد ساختار فشرده معيوب است.[1] يعني آنيونها در ساختار hcp معيوب قرار مي گيرد. [2] به نوعي ديگر ميتوان گفت كه كاتيونها فقط نيمي از مواضع هشت وجهي موجود را پر ميكند و آرايش فشرده تر يون هاي اكسيژن در اطراف مواضع كاتيوني پر شده باعث اعوجاج شبكه آنيوني تقريبا فشرده مي شود. [3]
در Rutile كه تقارن 4گانه دارد؛ با لينك شدن هشت وجهي ها ساخته مي شود
. شكل 1[4]
يك هشت وجهي در هر گوشه قرار مي گيرد و دو تا از هر كدام در گوشه ي متصل به هم در ارتباطند.( مثلا T شكلي مه در شكل 1 آمده)
شكل 2 و 3: بررسي ساختار در 2 و 3 بعد[2]
شش نقطه به دست آمده از اين هشت وجهي ها سپس با يك هشت وجهي چرخيده شده كه در وسط قرار مي گيرد ، متصل مي شود. يالهاي Z بدست آيد.(شكل 1)
در ساختار تتراگونال a=0.459 nm و c=0.296 nm مي باشد.
Rutile داراي تقارن چهار وجهي است همانند شكل4 كه داراي محور تقارن چهارگانه است مي باشد. درااي هشت وجهي هايي با Tiمركزي كه در حصار تونلي چهارگوشي مي باشد. اگر بخواهيم دقيق شويم، ساختار به نظر ميرسد داراي تقارن دوگانه استبخاطر اينكه هشت وجهي هاي متمايل به افق در برآمدگي متفاوتي نسبت به هشت وجهي هاي متمايل به عمود مي باشند. به هر حال اگر اطراف يك تونل چهارگوش از يك قسمت، يكي از هشت گوشه ها به بعدي دور بزنيم، خود را در حال حركت مارپيچي خواهيم يافت. اين يك نمونه خوب از محور پيچ است. تقارن به راستي چهار طرفه است، اما آيا محور تقارن پيچ بيش از تقارن پيچشي است؟
شكل 4[5]
حال اگر از پهلو نگاه كنيم به شكل روبرو ميرسييم كه نشاندهنده زنجير هشت گوشه اي كه به صورت موازي با محور تقارن چهار گوشه است ميباشد.
شكل 5[5]
در نگاه اول به نظر ميرسد كه ساختار Rutile متفاوت از ساختار فشرده(close-packed atomic structure) مي باشد؛ اما اينطور نيست. ورقه هاي فشرده اكسيژن تنها با زاويه اي تقريبا 200 و پيچ خورده اند تا به تقارن چهار گوشه اجازه دهد.[5]
تركيبات داراي اين ساختار، ويژگيهاي جالب توجه و متنوعي دارند. TiO2 براي ساخت مواد مقاوم در برابر خوردگي، مواد پوشش دهنده (براي حسگرهاي گازي، بدليل ويژگيهاي غير استوكيومتري و انعكاس IR براي شيشه ها )، مواد رنگي، الكترودها و مواد دي الكتريكي بكار ميرود.[ 2]
منابع و مراجع:
1-David W.Richerson, Modern Ceramic Engineering, Marcel Dekker INC., pages 53-55
2-هيروآكي ياناگيدا-كونيهيكو كوموتو-ماسارو مياياما، شيمي سراميكها، ليلا تركيان-حسين سرپولكي-مصطفي پور اميني، دانشگاه علم و صنعت، ص 42-43
3-David W.Kingery، درآمدي بر سراميكها(ساختار و خواص)، سعيد باغشاهي و سورنا نجم آبادي، زبان امروز، ص57
4-C Barry Carter-M Grant Norton, Ceramic Materials science and engineering, 2007 Springer Science, pages 93-94
5-http://www.uwgb.edu
