KYP0040 MATERJALITEADUSE ÜLDALUSED - tud.ttu.ee

kus väikesed Ti ioonid asuvad oktaeedrilistes tühimikes. Sellist struktuuri nimetatakse perovskiidi
struktuuriks.
Teine enamlevinud struktuur keraamilistes kolmikühendites on spinelli struktuur, mille üldvalem on
AB 2 X 4 ehk AX·B 2 X 3 . Näiteks FeAl 2 O 4 ehk FeO·Al 2 O 3 . Sellise struktuuriga on paljud
magnetmaterjalid, ka magnetiit (rauamaak): FeO·Fe 2 O 3 . Ka seda struktuuri võib suuremate ioonide
suhtes lugeda TTK võreks.
Kokkuvõttes võib öelda, et suurem osa keraamilisi materjale omab TTK võret, ainult mõned lihtsat
kuubilist võret.
8.2 Silikaatne keraamika
Silikaadid koosnevad peamiselt ränist ja hapnikust, kahest maakoores enamlevinud elemendist.
Silikaadid on peamised koostisosad kivimites, savis, liivas.
Silikaatide struktuuri käsitlemisel ei vaadelda mitte niivõrd võre elementaarrakkude ehitust, kuivõrd
räni ja hapniku seoseid. Nimelt on silikaatidele iseloomulik räni ja hapniku tetraeedrite (SiO 4
4-
tetraeedrite) esinemine (joon 8-7). Side Si ja O vahel on suunatud, st on teatud määral kovalentne.
Erinevate silikaatide struktuurides on need SiO 4 4- tetraeedrid ühendatud erinevateks ühe-, kahe- või
kolmemõõtmelisteks struktuurideks.
8.2.1 Ränidioksiid SiO 2
Keemiliselt lihtsaim silikaatne materjal on SiO 2 , mis on liiva põhikoostisosa. SiO 2 struktuur koosneb
vaadeldud tetraeedritest, kus tetraeedri tipus olev hapnik on ka teise tetraeedri tipuosakeseks. Kui
need tetraeedrid paiknevad korrapäraselt, tekib kristallstruktuur. SiO 2 omab kolme polümorfset
kristallmodifikatsiooni: kvarts, kristobaliit ja tridimiit. Nad on küllalt keerulise struktuuriga, joonisel
8-8 on esitatud kristobaliidi elementaarrakk. Kuna side on osaliselt kovalentne ja suunatud, siis on
võre üsna hõre ja materjali tihedus on väike (kvartsi tihedus ainult 2,65 g/cm 3 ). Kuna side on tugev,
siis omab SiO 2 kõrget sulamistemperatuuri (kvartsil 1710 o C).
SiO 2 võib olla ka mittekristalses e klaasitaolises olekus, kus tetraeedrite paigutus on mingil määral
juhuslik. Tetraeedrid esinevad ka vedelas SiO 2 -s, kus nad paiknevad juhuslikult. Silikaatklaasid on
sisuliselt allajahutatud vedelikud, kus tetraeedrid ei ole jõudnud omandada korrapärast paiknemist.
On veel oksiide, mille jahtumisel on kristallide teke raskendatud ja mis seetõttu moodustavad klaasi.
Koos SiO 2 -ga nimetatakse neid klaasimoodustavateks oksiidideks (veel B 2 O 3 ja P 2 O 5 ).
Tavalised anorgaanilised klaasid (näit aknaklaas) on silikaatklaasid (klaasimoodustaja SiO 2 ), kuhu
on lisatud ka teisi oksiide (Na 2 O, CaO jt). Sellisel juhul ioonid Na + , Ca 2+ paigutuvad tetraeedrite
vahele ja takistavad veelgi tetraeedrite korrapärast paiknemist, st soodustavad klaasi moodustumist.
Na-silikaatklaasi struktuuri näide on esitatud joonisel 8-9.
8.2.2 Silikaadid
Silikaatsetes mineraalides esinevad need SiO 4 4- tetraeedrid üksikult või kompleksidena kahest,
kolmest jne tetraeedrist (joon 8-10). On võimalik ka tsüklite ja ahelate tekkimine tetraeedritest.
SiO 4 4- tetraeedrite laengu kompenseerivad katioonid Ca 2+ , Mg 2+ , AL 3+ jne. Peale laengu
kompenseerimise seovad katioonid omavahel neid SiO 4 4- tetraeedreid ioonse sidemega.
37