공머생의 공부노트

규산염은 지구상에 가장 많이 분포하고 있는 광물로서 [SiO4] 착이온을 함유하는 화합물을 총칭한다. 그렇기에 규산염의 구조는 단순히 화합물의 구조로 해석하기 보다는 [SiO4] 착이온과 다른 양이온들이 어우러진 구조로 해석해야 한다. 이때 결정구조 내에 SiO4사면체가 독립적으로 있을때 이를 Ortho(정규) Silicate라고 하고, 다리산소를 통해 사면체가 결합된 상황에서는 단위구조를 바탕으로 해석하여 [SixOy]n형태로 나타낸다. 사면체가 선형으로 연결되어 구조를 형성하면 이를 Chain(쇄상)이라고 하며, Chain이 두개 연결되면 Double Chain(복쇄상)이 된다. 복쇄상 구조가 계속 연결되어 하나의 층을 형성하면 Layer가 되는데, Layer와 조금 다르게 사면체의 배위가 모두 다리..

1. 페로브스카이트 (perovskite) - BaTiO3(in high Temp), space group : No.221 a : arbitrary Å perovskite 구조는 AB2X4의 대표적인 구조로 이상적인 상태에서 cubic 구조를 가진다. cubic 구조의 페로브스카이트는 Ba이 꼭짓점에 존재하고 O가 면심에 존재하며 Ti가 체심에 존재한다. 주목할만한 점은 온도에 따라 단위포가 변한다는 것인데, 고온에서는 이상적인 구조를 이루지만 저온(상온)에서는 단위포가 cubic -> tetragonal 로 바뀐다. 이로 인해 +4가인 Ti 이온이 다소 이탈된 대칭성이 낮은 구조를 가지고, 이것이 쌍정을 유도해 강유전성을 가진다. 2. 스피넬 (spinel) - MgAl2O4 space group : ..

1. 커런덤 구조 (corundum) - α-Al2O3, α-Fe2O3, V2O3 ... etc space group : (No.167) rhomboheral (in hexagonal) a : 4.77 c : 13.04 코런덤 구조는 산소가 육방밀집을 이루고 정팔면체 자리의 2/3을 Al이 채우고 있는 구조이다. 서로 모서리를 공유하며 붙어있는 정팔면체는 두개를 채우고 한개가 비워져 있다. 위의 그림에서 빨간색 원자가 비워진 공간에 의해 아래의 원자가 보이는 상태인 것이다. 코런덤의 공간군은 능면이지만 2. 일미나이트 구조 (ilmenite) - FeTiO3 space group : (No.148) rhomboheral (in hexagonal) a : 4.77 c : 13.04 코런덤 구조에서 유도된 ..

1. 형석구조 (fluorite) - CaF2, SrF2, BaF2, SrCl2, BaCl2 (halide), ThO2, UO2,CeO2 (actinide) space group : No.225 a : 5.4695A 형석(fluorite)의 구조는 입방밀집구조를 이루는 Ca의 사면체 구조에 전부 F가 들어가 있는 구조이다. F를 기준으로 볼 때 단순입방구조의 단위포를 이루고 그 단위포 중앙의 절반을 Ca가 채우고 있는 것으로 해석할 수 있다. 2. 안티-형석구조 (anti fluorite) - Li2O, Na2O, K2O, Li2S, LiSe, Na2S, NaSe, Na2Te, K2S .... etc space group : No.225 a : 5.4695A 안티 형석 (anit fluorite)는 형석..

1. 징크블렌드 (zincblende) - ZnS , GaAs, InP space group : (No. 216) 징크블렌드 구조는 ZnS 화합물의 구조로서 다이아몬드에서 치환된 구조이다. 다이아몬드와 마찬가지로 입방구조의 Zn과 S가 이탈벡터 (1/4,1/4,1/4)만큼 떨어져서 존재한다. 다이아몬드의 기준 단위포에 Zn이 들어가고 사면체 자리에 S가 들어간다고 생각하면 쉽게 이해가 가능하다 (반대도 마찬가지) 2. 우르자이트 (wurtzite) - ZnO space group : (No. 186) 우르자이트는 육방 다이아몬드의 구조와 유사하며 산소가 육방 밀집을 이루고 사면체 자리의 절반을 Zn가 채우는 구조를 가지고 있다. 우르자이트의 육방밀집구조에서 Zn은 사면체 자리의 절반을 차지하는데 이는 2..

단원소 결정에서는 금속결합, 공유결합, van der waals 결합 만 적용되고 이온결합은 적용되지 않는다. 보통 단원소 물질(금속, 과냉각 기체)들은 구밀집 구조를 가진다. 1. hexagonal closed packing (h.c.p.) space group : (No.194) 육방 밀집구조는 1883년 W.Barlow에 의해 발표된 이후 오늘날 많은 무기물질의 결정구조로 알려져있다. 육방밀집구조를 이루는 물질로는 Be, Mg, Zn, Cd, Sc, Y, altpha-Al2O3등이 있다. 육방밀집을 이루는 원자는 단위포 내에 4개의 사면체 자리와 2개의 팔면체 자리를 가진다. 배위다면체들은 기하학적으로 위의 그림과 같이 서로 면을 공유하며 포개져서 연결된다. 2. cubic closed packin..

배위 (coordination)는 "양이온을 음이온이 둘러싸는 것"으로 결정에서 한 원자가 위치한 곳을 설명하기에 편리한 개념이다. 배위수는 CP = n 이라는 표현을 사용하는데, 이는 한 양이온 원자에 공간적으로 음이온이 n개가 가장 안정되게 둘러싼 형태를 의미한다. 그렇다면 다음 CN = 3 그림에서 가장 안정적인 배위 형태는 무엇일까? A는 양이온의 크기가 작아 음이온들이 서로 접촉하고 있고 B는 양이온의 크기가 커서 음이온과 양이온의 접촉 외에는 다른 접촉이 없다. C는 앙이온 - 음이온, 음이온 - 음이온 모두 접촉한다. 구들이 전하를 가지지 않는 입자라면 C가 거시적인 구조에서는 안정적이지만 위의 그림은 미시세계의 서로 다른 전하를 가진 구들이다. 그러므로 서로 다른 전하가 접촉하고 같은 전하..

결정구조와 화학조성은 1926년 Goldschmidt 에 의해 체계적으로 정립된후 한 학문 분야를 이루었고 L. Pauling의 기여에 의해 급속한 진전을 보게 되었다. 결정이란 "원자의 주기적인 배열 상태"이다. 그렇다면 결정에서 배열된 원자는 서로 어떤 영향을 끼칠까? 물질이 결정을 형성할 때 원소의 종류에 따라 어떤 구조를 형성하는지 알아내는 것은 자연과학에서 중요한 문제이다. 이렇게 결정을 해석해 원자들의 위치를 결정하는 것을 결정구조 해석이라고 한다. 결정학에서 다루는 원자간 결합(화학결합)은 크게 4가지로 나눌 수 있는데 1. 이온결합 2. 공유결합 3. 금속결합 4. van der walls 결합 신소재공학에서는 대부분 고체, 준액체상에서의 이온, 공유, 금속결합에 중점을 맞춘다. 1. 이온..