Kondenserade faser Sven Lidin

En presentation över ämnet: "Kondenserade faser Sven Lidin"— Presentationens avskrift:

1 Kondenserade faser Sven Lidin 0709-302930 Sven@inorg.su.se

2 Kondenserade faser Vätskor och fasta ämnen har mycket gemensamt. Smältentalpin för is är 334 J/g, ångbildningsentalpin är 2257 J/g. När vatten har kondenserat har alltså 87% av de intermolekylära krafterna utvecklats.

3 Intermolekylär växelverkan
Och ibland lite till.... Kovalenta kristaller 1/rx, x<1 Jon-jon /r Jon-dipol /r2 Dipol-dipol 1/r3 Roterande eller dynamiska dipoler 1/r6

4 Born-Meyer ekvationen:
Kovalens Varför gäller för kovalenta kristaller 1/rx, x<1 Born-Meyer ekvationen: NAz1z2e2/{4pe0d} (1-d*/d)A

5 Enkla strukturer Tätpackningar är viktiga för att förstå elementärstrukturer och många joniska föreningar.

6 Tätpackning, hcp

7 Tätpackning, ccp

8 Tätpackning, ccp

9 Enhetscell Minsta upprepningsenheten med bevarad orientering. Ibland centrerad

10 Hålrum

11 Hålrum I en tätpackning finns det lika många oktaedriska hålrum som tätpackade atomer Det finns dubbelt så många tetraedriska hålrum som tätpackade atomer

12 Hålrum Om radien för en tätpackad atom är r kommer ett oktaedriskt
hålrum att ha radien (Ö2-1)r = 0.414r 2r 2Ö2 r

13 Hålrum Ett tetraedriskt hålrum får radien [Ö(3/2)-1]r = 0.225r Ö2r

14 Metaller Hcp: Be, Co, Mg, Ti, (Cd, Zn)
Ccp: Ag, Al, Au, Ca, Cu, Ni, Pb, Pt Bcc: Ba, Cr, Fe, W, Na, K, Rb, Cs Komplexa: In, Bi, Mn

15 Polytypism Energiskillnaden mellan olika tätpackningar är liten, och därför är många olika typer av sekvenser möjliga. När en och samma förening kan bilda olika strukturer kallas detta polytypism.

16 Polymorfism Vid olika tryck och temperaturer kan ett element eller en förening ha olika strukturer. Detta kallas polymorfism. Ett extremt exempel är C som har en kubisk struktur vid höga tryck och en hexagonal vid låga. Egenskaperna skiljer markant för de båda faserna.

17 Legeringar Metaller visar ofta stor löslighet i varandra. Mekanismen kan vara antingen utbytes-löslighet eller mellanrumslöslighet. Trots att strukturen är i stort oförändra blir egenskaperna drastiskt annorlunda. Ren W är mjuk och smidbar. Små tillsatser av Ni ger ett hårt material. Används i tex dartpilar.

18 Utbyte - Mellanrum

19 Fe-C

20 Intermetalliska föreningar
Dessa är inte legeringar utan utgör helt nya föreningar. Sammansättningsintervallet kan vara brett (liknar legeringar) eller mycket smalt (liknar joniska föreningar). Exempel på de senare är typiska Zintl faser, t ex NaTl eller

21 NaTl

22 NaSn

23 Joniska föreningar I den klassiska modellen kommer det mera elektropositiva elementet att lämna sina elektroner till det mera elektronegativa. Attraktionen mellan atomerna är då rent Coulumbsk

24 Typiska joniska structurer
Koksalt; NaCl,LiCl, RbI, AgCl, AgBr, MgO Zinkblände; ZnS, CuCl, CdS, HgS Wurtzit; ZnO, BeO, MnS, AlN, SiC Rutil; TiO2, SiO2!, SnO2, WO2, MgF2 Fluorit; CaF2, UO2, BaCl2, HgF2 Antifluorit; Na2O, Na2Se Li2O Cesiumklorid; CsCl, CaS, TlSb, CuZn ReO3; ReO3,CuAu3 Perovskit; CaTiO3, BaTiO3, SrTiO3

25 NaCl

26 Zinkblände

27 Wurtzit

28 Rutil

29 Fluorit

30 Antifluorit

31 CsCl

32 ReO3

33 Perovskit