III. FIZIKA E MATERIALEVE

FIZIKA III Rrahim MUSLIU ing.dipl.mek. 1

III.1. Lidhja atomike dhe molekulare

Forcat bashkvepruese, ndrmjet grimcave n rrjet kristalore, kan natyr t ndryshme.

Te nj lloj kristalesh, grimcat t elektrizuara, pra jan jone q bashkveprojn me forca elektrike.

Rrjeta e till sht jonike ose heteropolare. Te nj grup tjeter kristalesh, q paraqesin elemente t

thjeshta kimike, t grupit t katrt t sistemit peridiodik t elementeve, si Ge, Si, C, atomet n rrjet,

jan elektroneutral. Rrjetat e tilla jan homopolare ose kovalente. Forcat ktu kan karakter tjetr nga

ato t kristaleve jonike.

Disa matriale jan t ndrtuara prej rrjete kristalore, n t ciln elementet lidhen me forca

molekulare t Van der Vaalist. Kristale t tilla, hasim tek klori, hidrogjeni, oksigjeni dhe te gazrat

inerte.

Hulumtimet dhe studimet, e strukturs s kristaleve, na bjn t njohur se elemente strukturale t

rrjets kristalore mund t jen atomet, grupe atomesh, molekulat ose jonet.

N llojet e ndryshme t kristaleve, kemi edhe lloje t ndryshme bashkveprimesh. Bazuar n

shpjegimet e msiprm, dallojm katr grupe themelore, rrjetash kristalore: rrjet jonike, rrjet

kovalente (atomike), rrjet molekulare dhe rrjet metalike. N vazhdim do t shqyrtojm, n veanti,

seciln nga grupet e rrjetave kristalore.

1. Rrjeta jonike

N nyjet e ksaj rrjete kristalore gjenden atome t elektritzuara pozitivisht ose negativisht.

Rrjetn e mbajn n kompaktsi forcat elektrike (t Kulonit). Rrjeta t tilla, hasim te kristaleve e

kriprave, nga t cilat, m e dalluar sht ajo e krips s kuzhins (NaCl). Te molekula NaCl, n

prbrje t kristalit, atomi i natriumit sht elektropozitiv, kurse atomi i klorit sht elektronegativ.

Kshtu, molekula e krips paraqitet si nj dipol elektrik. Lidhja e atomeve n molekul ktu

mund t shpjegohet sipas rregulls se oktetit t dhn nga Luis (Lewis). Lidhja kimike realizohet ashtu

q, secili nga atomet, i ka t mbushura shtresa s dhe p.

Fig.1. Fig.2.

Nj elektron i natriumit, kalon pjesrisht n strukturn e Klorit, ashtu q, me kt, plotsohet

shtresa e jashtme e Klorit. Kshtu Na mbetet pjesrisht elektropozitiv, ndrsa Cl bhet pjesrisht

elektronegativ.

Ky elektrizim, njihet si ngarkes elektrike efektive, dhe sht ilustruar n fig.1. N molekuln e

fituar +, atomi i natriumit qndron, n largsi m t madhe sesa normalisht n lidhje me atomin

e klorit.

N celuln elementare t kristalit si dhe n tr kristalin e krips s kuzhins, numri i joneve +

sht i barabart me numrin e joneve . Kjo vlen edhe pr kristalet tjera jonike. Nj kristali i krips

III. FIZIKA E MATERIALEVE

FIZIKA III Rrahim MUSLIU ing.dipl.mek. 2

n kuzhins mund t paraqitet si nj molekul gjigande +, e prbr prej n atomesh natriumi

dhe n atomesh klori.

2. Rrjeta atomike

N nyjet e ksaj rrjete qndrojn atome elektroneutrale. Kto atome poashtu qndrojn n pozita

ku energjia potenciale ka vler minimale dhe bjn lkundje rreth pozitave t tilla. Forcat e lidhjes s

atomeve n rrjetat atomike, n krahasim me rrjetn jonike, jan shum intezive, t realizuara me

hibridizimin e orbitaleve ndrmjet elektroneve valente. Lidhja e ktill quhet kovalente apo

homopolare.

Rrjeta kovalente lidh atome me ngarkes elektrike efektive zero, prandaj, kristali si trsi sht

elektroneutral. Si kristale t ktilla, dallohen disa nga elementet e grupit t katrt t sistemit periodik

si C, Ge, Si.

Me qllim t shpjegimit m t prafrt, t lidhjes kovalente, po e sqarojm m posht lidhjen e

germaniumit.

Germaniumi n shtresn valente ka struktur . Molekula e till skematikisht mund t paraqitet si n fig.1, ku pikat paraqesin elektronet. Dy elektronet e gjendjes p vendosen n ndonjrn

nga gjendjet , . Energjia e elektronit sht e njejt n seciln nga gjendjet , , . Zhvendosja

e elektronit nga gjendja n njrn nga gjendjet apo bhet pa ndryshim t energjis.

Zhvendosja nga gjendja s n ndonjren nga gjendjet p bhet me njfar humbje t energjis. Kjo

energji shkon n energji t lidhjs s molekuls. Kshtu, me kalimin e nj elektroni nga gjendja s dhe

n gjendjen dhe realizohen katr lidhje kovalente n molekuln e Germaniumit. Kjo dukuri

e zhvendosjes s elektroneve nga gjendja s dhe , n gjendjen dhe quhet hibridizim i lidhjes

kimike. Lidhja e till, paraqitet si n fig.2. Me kt, secili nga atomet, ka strukturn , dhe jan t njohura si lidhje .

Hulumtimet me rreze Rentgen kan vrtetuar se t gjith kristalet e Ge jan krejtsisht

ekuivalente. Shpjegimi i dhn pr Ge vlen pr t gjith elementet e grupit t katrt t sistemit periodik.

Shembull i veant, i rrjets kovalente sht Karboni, i cili paraqet dy modifikime kristalore, si

diamanti dhe grafiti.

Diamanti ka strukturn tetraedrike, n t ciln t gjith atomet n rrjet jan n largsi t

barabart, , m. Secili nga atomet lidhet fort me katr atome fqinj. Kjo ndikon q diamanti

t dallohet me fortsi t madhe mekanike. Rrjeta e diamantit sht ilustruar n fig.3.

Fig.3. Fig.4.

III. FIZIKA E MATERIALEVE

FIZIKA III Rrahim MUSLIU ing.dipl.mek. 3

Grafiti sht i ndrtuar, sipas sistemit heksagonal kristalografik. Prbhet prej pllakzave

reciprokisht paralele. Atomet brenda nj pllakze kan lidhje - shum te fort, ndrsa lidhjet

atomike t nj pllakze me ata t tjetrs kan lidhje - t dobt. Pr kt arsyje grafiti mund t ahet

leht n shtresa t holla. Atomet n shtresa jan n distanc , m, ndrsa distanca e atomeve

n dy shtresa fqinje sht m e madhe dhe ka vler , m, fig.4.

3. Rrjeta molekulare

Te molekulat e Klorit (), sht vrejtur nj bashkveprim, ndrmjet atomeve brenda molekuls,

i cili ndikon q molekula t sillet si dipol elektrik. Nse nj numr i madh dipolesh t till, afrohen me

njri tjetrin, ather sht verejtur se, paraqitet tendenca e regullimit t tyre n nj struktur t

ngjajshme si e kristaleve. Po kjo dukuri sht vrtetuar nga shkenctari London n vitin 1930 edhe te

molekulat e Hidrogjenit (). Rregullimit t molekulave n struktur t regullt kristalore i

kundrvihet lvizja termike e tyre. Kshtu, mund t prfundohet se, formimi i strukturave t rregullta

molekulare, varet nga temperatura. Nse energjia e brendshme U, sht m e madhe se energjia

mesatare e lvizjes s tyre termike, =

mund t formohet rrjeta molekulare. Molekulat e

hiodrogjenit nuk paraqesin dipole t njejt, si ato t klorit, ku rrjeta mund t egzistoje, pr koh t gjat.

N rastin e hidrogjenit, renditja e molekulave n struktur t rregullt, qndron shum pak,

megjithat, London dukurin e formimit t rrjets molekulare t hidrogjenit, e shpjegoi me ekzistencn

e dipoleve t astm elektrik, q egzistojn, n intervale shum t shkurtra t kohs, n t cilt n

nj ansambl molekulash paraqitet nj sinkronizim, kur n nj ast t caktuar kohor, nj pjese e

molekuls elektrizohet pozitivisht, pjesa tjetr negativisht.

N rrethana t tilla, paraqiten dipole t dobt, t cilt formojn struktur t rgullt kristalore si n

fig.5. Lidhja e till molekulare quhet e Van der Vaalsit. Ky lloj kristalesh, ka pik shum t ult t

shkrirjes, afr zeros absolute. Kristale molekulare ndrtojn gazet inerte, Hidrogjeni (), Oksigjeni (), Klori (), Sulfuri (S) etj.

Fig.5.

Te rrjetat molekulare, energjija e lidhjes, sht shum e vogl, pasi, vet forcat molekulare jan

t dobta. Pr kt arsye, rrjetat molekulare mund t deformohen dhe t prishen let, edhe nga vet

lvizja termike e molekulave.

4. Rrjeta metalike

Metalet prbjn grupin m t madh t kristaleve. Ato mund ti gjejm n natyr, si t till, ose ti

fitojm me metoda teknologjike. Karakteristik e prbashkt e t gjith metaleve sht se, kan

struktur kristalore, e cila dallohet nga t tjerat, me vetin e saj, si struktur e paketimit t dendur, n

t ciln atomet zn hapsir minimale. Celula elementare e metaleve, sht kubike ose heksagonale.

N rrjetn kubike, numri i atomeve fqinj sht minimal. Forcat q i lidhin atomet, si elemente

ndrtimore t metalit kan intesitiet t madh, prandaj shumica e metaleve dhe aliazheve metalike

dallohen me fortsi, elasticitet dhe mund ti rezistojn veprimeve me forca t jashtme.

III. FIZIKA E MATERIALEVE

FIZIKA III Rrahim MUSLIU ing.dipl.mek. 4

III.2. Materialet kristalore dhe amorfe

Varsisht nga ndrtimi dhe vetit tjera fizike, dallojm materiale ose trupa kristalor dhe trupa

amorfe. Trupat kristalor, ndryshe quhen kristale. Kristalet kan struktur t rregullt ndrtimi. Vetia

kryesore q i bn kristalet t dallohen prej trupave amorfe sht anizotropia. Nocioni anizotropi,

nnkupton, dukurin q nj kristal i njejt, n drejtime t ndryshme dallohet me veti t ndryshme fizike.

Kt veti, e kan vetm kristalet, me prbrje homogjene. Pr shembull, vetit e ndryshme

mekanike si, fortsia e tj., t kristalit nuk jan t njejta n drejtime t ndryshme npr kristal. Poashtu,

koeficienti i bymimit termik i kristaleve, nuk ka vler t njejt n do drejtim t kristalit. Disa veori

optike, si p.sh: shpejtsia e drits n kristal, ndryshon n drejtime t ndryshme. Edhe vetit tjera fizike,

n kristale, ndryshojn n drejtime t ndryshme.

Kristalet dallohen sipas forms s rregullt t tyre, jan me faqe t rrafshta, me tehe dhe knde

ndrmjet dy anve t rrafshta. N do kristal vrehen faqe simetrike dy nga dy.