Warum bilden Oxide amorphe Filme anstelle von kristallinen Filmen?

Wenn ich ein Metall bei Raumtemperatur oxidiere, sagen wir Aluminium, warum bildet es dann ein amorphes statt ein kristallines Material? A l 2 Ö 3 ?

Wäre Chemie ein besseres Zuhause für diese Frage?
Dies ist im Allgemeinen nicht wahr. Rost ist zum Beispiel kristallin und nicht amorph. Ich denke, die Frage wäre genauer formuliert: "Warum bilden Aluminium und Silizium (und möglicherweise andere Elemente, die mir im Moment nicht einfallen) amorphe Oxidschichten?"
@JohnRennie Hast du eine Quelle zur Kristallinität von Rost?
@Puk Im Rahmen eines Bachelor-Projekts habe ich Rost von Eisen abgekratzt und es in ein Röntgendiffraktometer gegeben, um die verschiedenen darin enthaltenen Chemikalien zu messen. Ich kann aus eigener Erfahrung bestätigen, dass es kristallin ist. Dies sollte nicht überraschen, da die Eisenoxide leicht wasserlöslich sind und Sie erwarten würden, dass dies zu einer Kristallisation führt. Im Gegensatz dazu bildet das auf Aluminiumoberflächen gebildete Oxid eine zusammenhängende Schicht, die sehr unlöslich ist, es sei denn, Sie erhöhen oder senken den pH-Wert.

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Dies liegt daran, dass das von einem Al2O3-Molekül eingenommene Volumen sich von dem einnimmt, das von zwei Al eingenommen wird. Diese volumetrische Fehlanpassung bedeutet, dass Sie das Kristallgitter des Al nicht über die Grenzfläche hinweg beibehalten können, wo das Al endet und das Al2O3 beginnt. An dieser Grenzfläche wächst also ein Durcheinander von Al2O3.

Hier müssen Sie wissen, dass ein Oxidfilm auf Aluminium dicker wird, wenn Sauerstoff durch das Oxid nach unten diffundiert, um das darunter liegende Aluminium zu erreichen, und Aluminium durch das Oxid nach oben diffundiert, um den Sauerstoff zu erreichen . Bei der Diffusion, indem sie zufällig durch eine Oxidstruktur springen, "vergessen" die diffundierenden Aluminiumatome die Kristallorientierung ihres ursprünglichen Kristallits und springen stattdessen aus diesem glasartigen Gitter heraus, um Sauerstoff an zufälligen Stellen in dem wachsenden Film zu finden.

Denken Sie auch daran, dass ein Stück Aluminium selbst nicht monokristallin ist; es besteht aus Milliarden von "Kristalliten" im Nanomaßstab, deren kristallografische Achsen zufällig ausgerichtet sind, so dass die Aluminiumoberfläche auch ohne das Problem der Fehlanpassung zufällig ausgerichtete Oxidkörper bilden würde, die "in der Masse" nicht monokristallin wären.

Beachten Sie nun, dass die Al-zu-Sauerstoff-Bindungen kovalent sind, was bedeutet, dass sie eine Richtwirkung besitzen und Sie die Bindungswinkel daher nicht mühelos in jede gewünschte Ausrichtung morphen können. Dies bedeutet, dass das Oxid, sobald es beginnt, amorph zu wachsen, nicht in eine kristalline Struktur zurückkehren kann und stattdessen glasig wird.

Es ist möglich, einkristallines Al2O3 auf andere Weise zu züchten – nur nicht durch Aufwachsen eines Films auf einem Stück massivem Aluminium.

Warum bilden Oxide amorphe Filme anstelle von kristallinen Filmen?
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