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

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.

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

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

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

Tätpackning, hcp

Tätpackning, ccp

Tätpackning, ccp

Enhetscell Minsta upprepningsenheten med bevarad orientering. Ibland centrerad

Hålrum

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

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

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

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

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.

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.

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.

Utbyte - Mellanrum

Fe-C

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

NaTl

NaSn

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

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

NaCl

Zinkblände

Wurtzit

Rutil

Fluorit

Antifluorit

CsCl

ReO3

Perovskit