علم مواد

علم مواد

اسلاید 1: علم موادMaterial ScienceBagherpour.Basu.ac.ir

اسلاید 2: اهمیت علم مواد:پیشرفت علم بشر در زمینه های صنعتی مرهون دستیابی به مواد با کیفیت بالاتر است.مهندسانی که در واحدهای صنعتی به ویژه در بخش ساخت و تولید سروکار دارند با مواد مهندسی سروکار داشته و لازم است در انتخاب و کاربرد مواد و تحلیل شکست قطعات صاحب نظر باشند.هدف: کسب آگاهی از انواع مواد، خواص و توانایی آنها در ارتباط با نیازهای صنعتی، شناخت چگونگی تاثیر عوامل خارجی بر خواص و رفتار مواد و همچنین شناخت فرآیندهای تولید می باشد.Bagherpour.Basu.ac.ir

اسلاید 3: فصل اولگروه بندی مواد جامدBagherpour.Basu.ac.ir

اسلاید 4: Bagherpour.Basu.ac.ir

اسلاید 5: به دو گروه فلزات آهنی و آلیاژهای آن و فلزات غیر آهنی و آلیاژهای آن تقسیم می شوند. فولادها و چدن ها دارای درصد بالا یی از اهن هستند و دیگر فلزات مانند آلومینیوم روی مس کرم تیتانیوم نیکل و ... فلزات غیر آهنی می باشند که البته برخی دارای جزئی آهن هم هستند.Bagherpour.Basu.ac.ir

اسلاید 6: Bagherpour.Basu.ac.ir

اسلاید 7: سرامیک هامقاومت آنها از فولاد هم بیشتر است. از آنها به عنوان عایق در دکل های و خطوط انتقال برق استفاده می شود. البته با پیشرفت تکنولوژی به گونه ای فرآوری میشوند که در ساخت ابر رساناها، نیمه رساناها صنایع الکترونیکی ترانزیستورها یکسو کننده ها و پیزوالکتریک و مته ها و ابزارهای برش پوشش دهنده ها در برابر سایش و ... استفاده می گرددمشکل اصلی سرامیک ها: تردی بسیار بالا و یا انعطاف پذیری کم آنهاست.Bagherpour.Basu.ac.ir

اسلاید 8: Bagherpour.Basu.ac.ir

اسلاید 9: پلیمرهادر طبیعت به صورت آزاد یافت نمی شوند و اغلب از طریق پلیمریزاسیون حاصل می شوند. عایق خوبی می باشند. البته با فرایندهای خاصی می توان آنها را رسانا ساخت و به عنوان ماده ضد الکترواستاتیکی در صنایعی مانند صفحه مانیتور، موبایل و دوربین های دیجیتال و...استفاده کرد. این ماده معمولا در دماهای پایین ترد میباشد.Bagherpour.Basu.ac.ir

اسلاید 10: Bagherpour.Basu.ac.ir

اسلاید 11: کامپوزیتمعمولا دراری یک جز نرم و انعطاف پذیر به عنوان جزء اصلی زمینه و یک جز بسیار سخت و سفت به عنوان تقویت کننده می باشند. کامپوزیت ها دارای استحکام بالا و چگالی پایین هستند بناربراین در صنایع هوافضا و دریایی کاربرد فراوان دارند.Bagherpour.Basu.ac.ir

اسلاید 12: سیلیسیم siو ژرمانیمGe به صورت ذاتی نیمه رسانا هستند، مثلArsenic GalliumBagherpour.Basu.ac.ir

اسلاید 13: Bagherpour.Basu.ac.ir

اسلاید 14: فصل دومساختار اتم و پیوندهای اتمیBagherpour.Basu.ac.ir

اسلاید 15: Bagherpour.Basu.ac.ir

اسلاید 16: Atom – the smallest unit of matter “indivisible”HeliumatomBagherpour.Basu.ac.ir

اسلاید 17: electron shellsAtomic number = number of ElectronsElectrons vary in the amount of energy they possess, and they occur at certain energy levels or electron shells.Electron shells determine how an atom behaves when it encounters other atomsBagherpour.Basu.ac.ir

اسلاید 18: Electrons are placed in shells according to rules:The 1st shell can hold up to two electrons, and each shell thereafter can hold up to 8 electrons. Bagherpour.Basu.ac.ir

اسلاید 19: Octet Rule = atoms tend to gain, lose or share electrons so as to have 8 electronsC would like to N would like toO would like toGain 4 electronsGain 3 electronsGain 2 electronsBagherpour.Basu.ac.ir

اسلاید 20: اوربیتال: به فضای سه بعدی در اطراف هسته كه احتمال حضور الكترون در آن بیش از 90% باشد به آن فضا اوربیتال میگوییم.Bagherpour.Basu.ac.ir

اسلاید 21: Bagherpour.Basu.ac.ir

اسلاید 22: تئوری بوهر برای ساختار اتم و فرضیه ها2S1SBagherpour.Basu.ac.ir

اسلاید 23: انواع پوندهای اتمی1- پیوند یونی2- پیوند کوالانسی3- پیوندهای واندروالسBagherpour.Basu.ac.ir

اسلاید 24: Ionic vs Covalent BondingIonic: electron(s) leave one atom & gained by another atom to satisfy both atoms’ octets, this results in the formation of ions. The resulting opposite charges attract each other.Covalent: electrons are shared by two or more atoms to satisfy their octets.Bagherpour.Basu.ac.ir

اسلاید 25: How can you tell if a bond is IONIC or COVALENT?Easy way:All metals = metallic bondNonmetals and Metals = ionic bondAll nonmetals = covalent bondBagherpour.Basu.ac.ir

اسلاید 26: There are 2 kinds of covalent bonds!Polar covalent: the electrons are shared, but one atom is pulling on the electrons a lot more. The electrons spend more time around that atom. Nonpolar covalent: the electrons are evenly shared between the two atoms.Bagherpour.Basu.ac.ir

اسلاید 27: LET’SFIRSTREVIEWIONICBONDINGBagherpour.Basu.ac.ir

اسلاید 28: In an IONIC bond,electrons are lost or gained,resulting in the formation of IONSin ionic compounds.FKBagherpour.Basu.ac.ir

اسلاید 29: FKBagherpour.Basu.ac.ir

اسلاید 30: FKBagherpour.Basu.ac.ir

اسلاید 31: FKBagherpour.Basu.ac.ir

اسلاید 32: FKBagherpour.Basu.ac.ir

اسلاید 33: FKBagherpour.Basu.ac.ir

اسلاید 34: FKBagherpour.Basu.ac.ir

اسلاید 35: FK+_Bagherpour.Basu.ac.ir

اسلاید 36: FK+_The compound potassium fluorideconsists of potassium (K+) ionsand fluoride (F-) ionsBagherpour.Basu.ac.ir

اسلاید 37: FK+_The ionic bond is the attractionbetween the positive K+ ionand the negative F- ionBagherpour.Basu.ac.ir

اسلاید 38: Sowhatarecovalentbonds?Bagherpour.Basu.ac.ir

اسلاید 39: In covalent bonding,atoms still want to achievea noble gas configuration(the octet rule). Bagherpour.Basu.ac.ir

اسلاید 40: In covalent bonding,atoms still want to achievea noble gas configuration(the octet rule). But rather than losing or gainingelectrons,atoms now share an electron pair.Bagherpour.Basu.ac.ir

اسلاید 41: In covalent bonding,atoms still want to achievea noble gas configuration(the octet rule). But rather than losing or gainingelectrons,atoms now share an electron pair.The shared electron pairis called a bonding pairBagherpour.Basu.ac.ir

اسلاید 42: Cl2ChlorineformsacovalentbondwithitselfBagherpour.Basu.ac.ir

اسلاید 43: ClClHowwilltwochlorineatomsreact?Bagherpour.Basu.ac.ir

اسلاید 44: ClClEach chlorine atom wants to gain one electron to achieve an octetBagherpour.Basu.ac.ir

اسلاید 45: ClClNeither atom will give up an electron –chlorine is highly electronegative.What’s the solution – what can theydo to achieve an octet?Bagherpour.Basu.ac.ir

اسلاید 46: ClClBagherpour.Basu.ac.ir

اسلاید 47: ClClBagherpour.Basu.ac.ir

اسلاید 48: ClClBagherpour.Basu.ac.ir

اسلاید 49: ClClBagherpour.Basu.ac.ir

اسلاید 50: ClCloctetBagherpour.Basu.ac.ir

اسلاید 51: ClClcircle the electrons foreach atom that completestheir octetsoctetBagherpour.Basu.ac.ir

اسلاید 52: ClClcircle the electrons foreach atom that completestheir octetsThe octet is achieved byeach atom sharing theelectron pair in the middleBagherpour.Basu.ac.ir

اسلاید 53: ClClcircle the electrons foreach atom that completestheir octetsThe octet is achieved byeach atom sharing theelectron pair in the middleBagherpour.Basu.ac.ir

اسلاید 54: ClClcircle the electrons foreach atom that completestheir octetsThis is the bonding pairBagherpour.Basu.ac.ir

اسلاید 55: ClClcircle the electrons foreach atom that completestheir octetsIt is a single bonding pairBagherpour.Basu.ac.ir

اسلاید 56: ClClcircle the electrons foreach atom that completestheir octetsIt is called a SINGLE BONDBagherpour.Basu.ac.ir

اسلاید 57: ClClcircle the electrons foreach atom that completestheir octetsSingle bonds are abbreviatedwith a dashBagherpour.Basu.ac.ir

اسلاید 58: ClClcircle the electrons foreach atom that completestheir octetsThis is the chlorine molecule,Cl2Bagherpour.Basu.ac.ir

اسلاید 59: O2Oxygen is also one of the diatomic moleculesBagherpour.Basu.ac.ir

اسلاید 60: How will two oxygen atoms bond?OOBagherpour.Basu.ac.ir

اسلاید 61: OOEach atom has two unpaired electronsBagherpour.Basu.ac.ir

اسلاید 62: OOBagherpour.Basu.ac.ir

اسلاید 63: OOBagherpour.Basu.ac.ir

اسلاید 64: OOBagherpour.Basu.ac.ir

اسلاید 65: OOBagherpour.Basu.ac.ir

اسلاید 66: OOBagherpour.Basu.ac.ir

اسلاید 67: OOBagherpour.Basu.ac.ir

اسلاید 68: Oxygen atoms are highly electronegative.So both atoms want to gain two electrons.OOBagherpour.Basu.ac.ir

اسلاید 69: Oxygen atoms are highly electronegative.So both atoms want to gain two electrons.OOBagherpour.Basu.ac.ir

اسلاید 70: OOBagherpour.Basu.ac.ir

اسلاید 71: OOBagherpour.Basu.ac.ir

اسلاید 72: OOBagherpour.Basu.ac.ir

اسلاید 73: OOBagherpour.Basu.ac.ir

اسلاید 74: OOBoth electron pairs are shared.Bagherpour.Basu.ac.ir

اسلاید 75: 6 valence electronsplus 2 shared electrons= full octetOOBagherpour.Basu.ac.ir

اسلاید 76: 6 valence electronsplus 2 shared electrons= full octetOOBagherpour.Basu.ac.ir

اسلاید 77: two bonding pairs,OOmaking a double bondBagherpour.Basu.ac.ir

اسلاید 78: OO=For convenience, the double bond can be shown as two dashes. OOBagherpour.Basu.ac.ir

اسلاید 79: OO=This is the oxygen molecule,O2this is so cool!!Bagherpour.Basu.ac.ir

اسلاید 80: نیروی واندروالسی و لاندنامروزه نیروهای بین مولکولی را به صورت عام نیروهای واندروالس و نیروهای پراکندگی بین مولکولهای غیرقطبی را نیروهای لاندن می‌نامند. انواع نیروهای واندروالسیالف) نیروهای دوقطبی - دوقطبی این نیروها بین مولکولهای قطبی دیده می‌شوند. این مولکولها دارای دوقطبیهای دائمی هستند و تمایل به قرار گرفتن در راستای میدان الکتریکی دارند. پایدارترین حالت زمانی است که قطب مثبت یک مولکول تا حد امکان به قطب منفی مولکول مجاور نزدیک باشد. در این شرایط بین مولکولهای مجاور یک نیروی جاذبه الکتروستاتیکی به نام نیروی دوقطبی بوجود می‌آیدBagherpour.Basu.ac.ir

اسلاید 81: پیوند هیدروژنیپیوند هیدروژنی بین مولکول های یک نوع ماده و یا بین مولکول های دو ماده متفاوت که توانایی تشکیل پیوند هیدروژنی را دارند برقرار می‌شود. اندک بار مثبت اتم هیدروژن باعث جاذبه بین این اتم و اتم های با الکترونگاتیوی بالا مثل فلور ,اکسیژن و نیتروژن می شود. بین مولکول های H- F پیوند هیدروژنی قوی تر است تا مولکول های NH3 ، چون الکترونگاتیوی اتم F نسبت به اتم N بیشتر می باشد.اين نوع پيوند، يک پيوند بين مولکولي است که از همه پيوند هاي بين ملکولي قوي تر است . اما در مقايسه با پيوندهاي کووالانسي (بين اتم ها) و يوني ( بين يون ها) پيوندي ضعيف استBagherpour.Basu.ac.ir

اسلاید 82: نیروی لاندن (پراکندگی):مولکول‌های غیرقطبی ، دوقطبی دائمی ندارند ولی با وجود این ، تمام مواد غیرقطبی را می‌توان مایع کرد. از این‌رو ، علاوه بر نیروی دوقطبی - دوقطبی، نیروی بین مولکولی دیگری وجود دارد. تصور می‌شود این نیروها ناشی از حرکت الکترونها باشد. در یک لحظه از زمان ، ابر الکترونی یک مولکول بنحوی تغییر شکل می‌دهد که یک دوقطبی لحظه‌ای بوجود می‌آید که در آن ، قسمتی از مولکول به مقدار بسیار کم منفی‌تر از قسمتهای دیگر است و در لحظه بعد ، به علت حرکت الکترونها جهت دوقطبی لحظه‌ای تغییر می‌کند. Bagherpour.Basu.ac.ir