Kondenserade faser

Sven Lidin0709-302930

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

Kovalens

Varför gäller för kovalenta kristaller 1/rx, x<1

Born-Meyer ekvationen:

NAz1z2e2/{40d} (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

2-1)r = 0.414r

2r

r

Hålrum

Ett tetraedriskt hålrum får radien

3/2)-1]r = 0.225r

2r

2r3 /2 * 2r = (3/2)

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 structurerKoksalt; 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