Θεµατικό Περιεχόµενο Μαθήµατος

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "Θεµατικό Περιεχόµενο Μαθήµατος"

Ευσέβιος Κοσμόπουλος
7 χρόνια πριν
Προβολές:

1 Θεµατικό Περιεχόµενο Μαθήµατος 1. Κρυσταλικές δοµές Ιονική ακτίνα Ενέργεια πλέγµατος Πυκνές διατάξεις 4εδρικές 8εδρικές οπές Μέταλλα ιοντικά στερεά Πώς περιγράφεται η δοµή τους Πως προσδιορίζεται η δοµή τους πειραµατικά 2. Θεωρία ζωνών Ηλεκτρική αγωγιµότητα Μαγνητικες ιδιότητες Οπτικές ιδιότητες εσµοί ηλεκτρονική δοµή στερεών Ηµιαγώγιµα υλικά Προσµίξεις και αγωγιµότητα 3. Ατέλειες δοµής Μη-στοιχειοµετρία Ιονική αγωγιµότητα Είδη ατελειών ηµιουργία ατελειών Επίδραση σε φυσικές χηµικές 4. Υλικά Ζεόλιθοι Ηµιαγωγοί Υπεραγωγοί οµή ιδιότητες - εφαρµογές

2 ΕΙΙΣΑΓΩΓΗ ΣΕ ΑΠΛΕΣ ΚΡΥΣΤΑΛΛΙΙΚΕΣ ΟΜΕΣ Ολες οι ουσίες, αν ψυχθούν κατάλληλα, στερεοποιούνται Οι περισσότερες σχηµατίζουν κρυσταλλικές φάσεις Κρυσταλλικό στερεό : συµµετρική, επαναλαµβανόµενη διάταξη ατόµων, ιόντων ή µορίων Οι κρυσταλλικές δοµές προσδιορίζονται µε περίθλαση ακτίνων Χ Αρχή: οι ατοµικές αποστάσεις σε ένα κρυσταλλικό πλέγµα είναι της ίδιας τάξης µε το µήκος κύµατος των ακτίνων Χ (1-100 ο Α) Συνέπεια: οι κρύσταλλοι λειτουργούν ως τρισδιάστατα πλέγµατα περίθλασης ακτίνων Χ Αποτέλεσµα: µε βάση τα διαγράµµατα περίθλασης ακτίνων Χ προσδιορίζονται επακριβώς οι θέσεις των ατόµων στο πλέγµα Περιγραφή κρυσταλλικών δοµών: διάταξη συµπαγών σφαιρών

4 Πυκνή διάταξη 2 στοιβάδων Προσθήκη 3 ης στοιβάδας Επάνω από την Α Επάνω στα κενά ( ) ΑΒΑΒΑΒΑΒ Εξαγωνική πυκνή δοµή (hcp) ΑΒCABCABC Κυβική πυκνή διάταξη (ccp) Πλήρωση χώρου 74% Αριθµός ένταξης 12

5 x : τετραεδρικές οπές περικλείονται από 4 σφαίρες µε κέντρα στις κορυφές τετραέδρου για n σφαίρες στο πλέγµα υπάρχουν 2n τετραεδρικές οπές ακτίνα σφαίρας: r ακτίνα οπής: 0.225r

6 : oκταεδρικές οπές περικλείονται από 6 σφαίρες (3 στην επάνω στοιβάδα, 3 στην κάτω) για n σφαίρες στο πλέγµα υπάρχουν n οκταεδρικές οπές ακτίνα σφαίρας: r ακτίνα οπής: 0.414r

7 Μοναδιαίες κυψελλίδες των 7 κρυσταλλικών συστηµάτων Ορίζονται µε βάση 3 ευθύγραµµα τµήµατα : 3 γωνίες : α,β,γ Απαραίτητη προυπόθεση επαναλαµβανόµενη διάταξη πλήρης κάλυψη χώρου

8 Μοναδιαίες κυψελλίδες Αριθµός ατόµων ανά κυψελλίδα Ονοµα Σύµβολο Ατοµα/κυψελλίδα Θεµελιώδες P 1 Χωροκεντρωµένο Ι 2 Εδροκεντρωµένο (µονόπλευρα) Α ή B ή C 2 Εδροκεντρωµένο F 4

9 Tα 14 πλέγµατα Bravais

10 Κατανοµή των τύπων διάταξης των στοιβάδων στα µέταλλα ABC AB La,Pr,Nd,Pm : ABAC Sm : ABACACBCB

11 ΣΥΓΚΡΙΙΣΗ ΘΕΩΡΗΤΙΙΚΗΣ ΠΕΙΙΡΑΜΑΤΙΙΚΗΣ ΠΥΚΝΟΤΗΤΑΣ O Cu έχει ατοµική ακτίνα 0.128nm δοµή FCC Α.Β g/mole. Nα υπολογισθεί η πυκνότητα του και να συγκριθεί µε την τιµή που προσδιορίζεται πειραµατικά (8.94 g/cm 3 ). ρ = m/v όγκος κυψελλίδας: V = a 3 = (4R/2 0.5 ) 3 = ( / ) 3 = cm 3 µάζα κυψελλίδας: αριθµός ατόµων x βάρος ατόµου = 4 άτοµα/κυψελλίδα x 63.5 g/mole/( ) άτοµα/mole = g ρ = g / cm 3 = 8.88 g/cm 3

12 ΙΙΟΝΙΙΚΑ ΣΤΕΡΕΑ ΜΕ ΤΥΠΟ ΜΧ ((1)) Κρυσταλλικές ακτίνες Cs + : 181 pm Cl - : 167pm r + / r - = 1.08 Aριθµός ένταξης : 8 Η δοµή του CsCl δεν είναι χωροκεντρωµένη Σε ιονικές δοµές δεν υπάρχουν διακριτά µόρια

13 ΙΙΟΝΙΙΚΑ ΣΤΕΡΕΑ ΜΕ ΤΥΠΟ ΜΧ ((2)) Κρυσταλλικές ακτίνες Νa + : 116 pm Cl - : 167pm r + / r - = 0.69 Aριθµός ένταξης : 6

14 ΙΙΟΝΙΙΚΑ ΣΤΕΡΕΑ ΜΕ ΤΥΠΟ ΜΧ ((3)) ΠΟΛΥΜΟΡΦIΑ ZnS Blende structure ccp διάταξη S Zn : 1 παρά 1 τετραεδρική οπή Αριθµός ένταξης : 4 Wurtzite structure hcp διάταξη S Zn : τετραεδρικές οπές Αριθµός ένταξης : 4

15 ιάταξη ανιόντων γύρω από ένα κεντρικό κατιόν

16 ΟΜΟΙΙΟΠΟΛΙΙΚΑ ΣΤΕΡΕΑ ((1)) ιαµάντι Κυβική FCC µε άτοµα C στις τετραεδρικές οπές Αριθµός ένταξης : 4 C C : 154pm Ισχυροί δεσµοί + Τρισδιάστατο πλέγµα Μέγιστη σκληρότητα + Υψηλό σηµείο τήξης Παρόµοια δοµή: B, Si, Ge, P, As, Se, Te, SiC

17 ΟΜΟΙΙΟΠΟΛΙΙΚΑ ΣΤΕΡΕΑ ((2)) Γραφίτης οµή 2 διαστάσεων Εξαµελείς δακτύλιοι C C-C : 142pm Οµοιοπολικοί δεσµοί παράλληλες στοιβάδες d = 335pm εσµοί Van der Waals

18 ΜΟΡΙΙΑΚΑ ΣΤΕΡΕΑ Πάγος οµικές µονάδες : Μικρά διακριτά µόρια εσµοί µεταξύ ατόµων : Οµοιοπολικοί εσµοί µεταξύ µορίων : van der Waals ή Υδρογόνου

19 ΚΑΤΗΓΟΡΙΙΕΣ ΚΑΙΙ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΙΣΤΙΙΚΑ ΟΜΩΝ

Σχετικά έγγραφα

Σημειώσεις από τις παραδόσεις του μαθήματος

ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΤΜΗΜΑ ΧΗΜΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΑΝΟΡΓΑΝΗΣ ΚΑΙ ΑΝΑΛΥΤΙΚΗΣ ΧΗΜΕΙΑΣ Σημειώσεις από τις παραδόσεις του μαθήματος ΠΡΟΧΩΡΗΜΕΝΗ ΑΝΟΡΓΑΝΗ ΧΗΜΕΙΑ Γ. Κακάλη Αν. Καθ. Ε.Μ.Π. Αθήνα 2010