18 Ekim 2012 Perşembe

CAMA KATI MALZEME DEMEK NE KADAR DOĞRU?




   Genel kimyada maddenin hallerine bakacak olursak katı, sıvı ve gaz terimleriyle karşılaşırız. Ancak camın durumunu tanımlamak için genel kimyadan öte malzeme bilimine başvururuz. Malzeme bilimindeki tanımı ise bize, camın bir 'amorf  katı' olduğunu, bu haliyle de yer yer hem katı ve hemde sıvı hal özelliklerinin görüldüğü bir malzemenin varlığını açıklamaktadır.


   Amorf katı nedir?

   Malzemeleri gruplandırırken kristal yapıdan bahsederiz. Bu kristal yapı tanımı, metal ve seramikleri, kristalin katılar olarak açıklarken, polimer ve camları non-kristalin (amorf) olarak nitelendirmektedir. Metallerin atom dizilişi kısa ve uzun mesafeli olduğundan bu yapılar kristal modelle incelenirken, camda bu tür bir sıralı dizilişe sahip atom modeli bulunmaz. Burada yer yer kısa mesafeli düzen/düzensizlik ya da rastgele dizilimle karşılaşırız. 
KRİSTAL YAPI                          AMORF YAPI


   Amorf bir yapıya sahip olan cam, birçok sıvı madde özelliği gösterdiği için tanımlama yaparken camın inorganik bir sıvı malzeme olduğu söylenebildiği gibi, katılar kadar belirgin erime sıcaklığı olmayan, sıvı davranışı gösteren katı bir faz olarak da nitelendirilebilir.


   Camların üretimi sırasında donma olarak nitelendirdiğimiz faz değişimi yaşanmamaktadır. Camlarda buna en yakın sonuca, hızlı soğutma işlemi uygulanarak ulaşılır. Bu şekilde soğutulduklarında moleküllerin komşularıyla bağlar kurarak rastgele yerleştikleri görülür. Bilim adamları işte bu yüzden bunu 'amorf katı' olarak tanımlamışlardır.




   Camların üretim prosesine bakacak olursak cam önce şekil verilecek kıvama kadar ısıtılır (camın yumuşama sıcaklığı ortalama 500-600 C ). Sonra da aldığı şekli koruması için hızlıca soğutulur. Soğutma işlemi camın akışkanlığını önemli ölçüde azaltır, fakat tamamen sıfırlamaz. Normal bir sıvıda ise katı faza geçiş sonrası tüm moleküller katı içinde sabit duruma geçtikleri için akışkanlık tamamen durur. Kısacası donmanın iki önemli özelliği olan moleküllerin hareket etmeme durumu ve kristal yapı oluşumu sonrası büyüme, camlarda gözlenmemektedir. Kristal yapı oluşumu çok daha kararlı bir yapıdır. Bu anlamda camın moleküllerinin bağlarını bozup kararlı yapıya geçme isteği, yıllar alsa da mümkün. İşte mikro yapıda gerçekleşen bu olayı kimileri göz ardı ederken, kimileri de pratikte olabilirliğinin arkasında durmaktadır. Peki ya siz?
(camın detaylı üretim prosesi aşağıdaki videoda verilmiştir)

                                                                                   SERHAT KIRIMGİRAY
                                                                                    Kişisel E-posta Adresi