PrintWyklad 21_Intra2.

(1)

1. Układ okresowy – metale i niemetale

2. Oddziaływania inter- i intramolekularne

3. Ciała stałe – rodzaje sieci krystalicznych

4. Przewodnictwo ciał stałych

Chemia nieorganiczna

1 H 3 Li 11 Na 19 K 37 Rb 55 Cs 87 Fr 4 Be 12 Mg 20 Ca 38 Sr 56 Ba 88 Ra 21 Sc 39 Y 57 La 89 Ac 22 Ti 40 Zr 72 Hf 104 Unq 23 V 41 Nb 73 Ta 105 Unp 24 Cr 42 Mo 74 W 106 Unh 25 Mn 43 Tc 75 Re 107 Uns 26 Fe 44 Ru 76 Os 108 Uno 27 Co 45 Rh 77 Ir 109

Une Uun110 Uuu111

28 Ni 46 Pd 78 Pt 29 Cu 47 Ag 79 Au 30 Zn 48 Cd 80 Hg 31 Ga 49 In 81 Tl 5 B 13 Al 32 Ge 50 Sn 82 Pb 6 C 14 Si 33 As 51 Sb 83 Bi 7 N 15 P 34 Se 52 Te 84 Po 8 O 16 S 9 F 17 Cl 35 Br 53 I 85 At 10 Ne 18 Ar 36 Kr 54 Xe 86 Rn 2 He 1 2 13 14 15 16 17 18 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Pierwiastki

metale

niemetale

(2)

Niemetale

hybrydyzacja atomów węgla

Węgiel

1s

2

_2s

2

_2p

2

Niemetale

Węgiel

odmiany alotropowe o różnych strukturach krystalicznych

(3)

Niemetale

Węgiel

sp

3

_sp

2

diament

grafit

odmiany alotropowe o różnych strukturach krystalicznych

Węgiel

Niemetale

Diamond Graphite Liquid Vapor 107 109 1011 P ressure (P a)

diagram fazowy

W jakich warunkach można

prowadzić przemianę grafitu w

diament?

(4)

Niemetale

Węgiel

grafit

- anizotropowość

Jakie właściwości

wynikają ze

struktury grafitu?

Niemetale

Węgiel

- anizotropowość

- przewodnictwo

elektryczne

tworzenie zdelokalizowanego orbitalu

π

Jakie właściwości

wynikają ze

struktury grafitu?

grafit

(5)

Niemetale

Węgiel

fuleren C

60

odmiana alotropowa węgla

Niemetale?

Krzem

1s

2

_2s

2

_2p

6

_3s

2

_3p

2

German

(6)

Półmetale

Krzem

German

Struktura pasmowa

energia

najwyższy obsadzony poziom

najniższy nieobsadzony poziom

pasmo przewodnictwa

przerwa energetyczna

e

pasmo walencyjne

(7)

Domieszki

typ p

typ n

Półprzewodniki

Si+B

Si+As

typ p

typ n

Półprzewodniki

Domieszki

(8)

Struktura pasmowa

energia

poziom elektronowy donora

przerwa energetyczna

typ p

typ n

poziom elektronowy akceptora

elektrony dziury

Półprzewodniki

(9)

Półprzewodniki

Jak działa dioda?

Sieci krystaliczne

(10)

18_390 Oxygen Hydrogen

Sieci molekularne

Woda

struktura lodu

Sieci krystaliczne

jonowe

(11)

Sieci jonowe

Me

_x

O

_y

Me

_x

S

_y

MeX

_y

(X=F, Cl)

_podsieci:

anionowa

kationowa

Jak są zorganizowane podsieci?

Sieci jonowe

regularna

płasko

centrowana

fcc

heksagonalna

hcp

A B C A B A

Podsieć anionowa

(12)

luki oktaedryczne

luki tetraedryczne

Sieci jonowe

Podsieć anionowa typu fcc

Przykłady

(13)

Sieci jonowe

Struktura NaCl

luki oktaedryczne

luki tetraedryczne

Cl -Na+

Podsieć Cl

-

_{typu fcc}

Na

+

_{w lukach oktaedrycznych}

Struktura ZnS

Sieci jonowe

Cl -Na+

Podsieć S

2-

_{typu fcc}

(14)

Struktura CaF

₂

Sieci jonowe

luki oktaedryczne

luki tetraedryczne

Ca2+ F

-Podsieć Ca

2+

_{typu fcc}

F

-

_{w lukach tetraedrycznych}

Przykład Ile jonów Na

+

_{i Cl}

-

_{przypada na komórkę elementarną w}

sieci krystlicznej NaCl?

Podsieć Cl

-regularna płasko centrowana

typ fcc

Sieci jonowe

)

Liczba rogów = 8

Liczba ścian = 6

Liczba sąsiednich sześcianów w danym rogu = 8 Liczba sąsiednich sześcianów dla ściany = 2

4

2

1

6

8

1

8 ⋅

+

⋅

=

(15)

Przykład Ile jonów Na

+

_{i Cl}

-

_{przypada na komórkę}

elementarną w sieci krystlicznej NaCl?

Podsieć Na

+

regularna płasko centrowana

typ fcc

Sieci jonowe

)

Liczba krawędzi = 12

Środek sześcianu = 1

Liczba sąsiednich sześcianów na danej krawędzi = 4 Liczba sześcianów dla jonu Na+ _{w centrum = 1}

4

1

4

1

12 ⋅

+

⋅

=

Liczba Na

+

_{na komórkę elementarną:}

Ciała stałe

jonowe jonowe dipolowe dipolowe dyspersyjne dyspersyjne dyspersyjne dyspersyjne kowalencyjne kowalencyjne skierowane skierowane kowalencyjne kowalencyjne zdelokalizowane zdelokalizowane wi wiąązania/zania/ oddzia

oddziałływaniaywania

l ldudużża twardoa twardośćść l lwysokie wysokie temperatury topnienia temperatury topnienia l lmamałłe e przewodnictwo przewodnictwo l lmamałła twardoa twardośćść l lmamałłe e przewodnictwo przewodnictwo niskie niskie temperatury temperatury topnienia topnienia l lssłłabe abe przewodniki przewodniki pr prąądu lub du lub p póółłprzewodnikiprzewodniki l ldudużża twardoa twardośćść dobre dobre przewodniki przewodniki ciep ciepłła i pra i prąądudu w włłaaśściwociwośścici NaCl

NaCl, CaF, CaF jony jony

jonowe

l lóód (Hd (H2₂O)O) cz cząąsteczkisteczki

molekularne

Ar, Ar, XeXe diament, grafit diament, grafit

Na, Cu, Fe itd..

przyk

przykłładyady

atomy gr. 8 atomy gr. 8 atomy niemetalu atomy niemetalu atomy metalu atomy metalu w w w węźęźle siecile sieci Grupa 8 Grupa 8 Niemetaliczne/ Niemetaliczne/ kowalencyjne kowalencyjne metaliczne metaliczne

atomowe

Podsumowanie

(16)

Struktura pasmowa

energia

przewodniki

półprzwewodniki

izolary

przerwa energetyczna

pasmo przewodnictwa

pasmo walencyjne

Podsumowanie

Jakie własności wynikają z

krystalicznej budowy ciał

stałych?

0 20 40 60 80 100 120 140 1910 1930 1940 1970 1985 1987 1989 1990 rok te m p er atu ra, K

Nadprzewodniki

Film: nadprzewodnictwo.MOV

(17)