Wykład 4c Chemia ciała stałego

background image

Władysław Walkowiak Podstawy Chemii Nieorganicznej - kurs WPC2002w

Wyklad 4c. Chemia Ciała Stałego

37/47

8. Izomorfizm i polimorfizm


Substancje o :

-

tym samym typie wzoru chemicznego,

-

tym samym typie sieci,

-

takimi samymi lub zbliżonymi rozmiarami komórki

sieciowej

nazywamy substancjami izomorficznymi

Przykłady :

1) CaCO

3

(kalcyt)

FeCO

3

(syderyt)

MgCO

3

(magnezyt)

2) KClO

4

PbSO

4

KMnO

4

3) KAl(SO

4

)

2

⋅⋅⋅⋅

12H

2

O

KCr(SO

4

)

2

⋅⋅⋅⋅

12H

2

O

Uwaga!!! KAl(SO

4

)

2

⋅⋅⋅⋅

12H

2

O jest to sól podwójna, którą możemy zapisać

też inaczej: K

2

SO

4

⋅⋅⋅⋅

Al

2

(SO

4

)

3

⋅⋅⋅⋅

24H

2

O

background image

Władysław Walkowiak Podstawy Chemii Nieorganicznej - kurs WPC2002w

Wyklad 4c. Chemia Ciała Stałego

38/47

Substancje izomorficzne mają :

-

podobne właściwości chemiczne,

- poddane współkrystalizacji tworzą kryształy mieszane.


Przykłady kryształów mieszanych:

- oliwin

(Mg,Fe)

2

SiO

4

- apatyt

Ca

3

(PO

4

)

2

⋅⋅⋅⋅

Ca(F,Cl)

2

w jonowych sieciach

krystalicznych są

na przemian:


Mg

2+

, Fe

2+

- oliwin

F

-

, Cl

-

- apatyt


Czy KCl i KBr są izomorficzne???
KCl i KBr są izomorficzne (sieć typu NaCl) gdyż :

r

Cl-

= 167 pm

r

Br-

= 182 pm

background image

Władysław Walkowiak Podstawy Chemii Nieorganicznej - kurs WPC2002w

Wyklad 4c. Chemia Ciała Stałego

39/47

Polimorfizm
Polimorfizm polega na tym, że jedna i ta sama substancja
chemiczna, zależnie od warunków, występuje w dwóch (lub
więcej) odmianach różniących się :

- postacią krystaliczną,

- strukturą sieci przestrzennej.


Przykłady :
1) ZnS - siarczek cynku:
wurcyt - heksagonalny

│ blenda cynkowa - regularny


2) CaCO

3

- węglan wapnia:

kalcyt - heksagonalny

│ aragonit - rombowy


Dla pierwiastków posługujemy się terminem ALOTROPIA
Węgiel : diament, grafit, fullereny
Tlen : tlen(O

2

) i ozon (O

3

)

background image

Władysław Walkowiak Podstawy Chemii Nieorganicznej - kurs WPC2002w

Wyklad 4c. Chemia Ciała Stałego

40/47

10. Związki niestechiometryczne. Defekty sieciowe

Prawo stosunków stałych, Proust (1799):

Każdy związek chemiczny ma stały i niezmienny

skład ilościowy (np. CO

2

, H

2

O).

Dzisiaj prawo to nadal obowiązuje dla substancji ciekłych lub
gazowych. Ale dla substancji w stanie stałym są pewne
odstępstwa. Dotyczy to związków chemicznych, w sieci których
nie można wyodrębnić oddzielnych cząsteczek.
Dla przykładu uzyskano tlenki tytanu o składzie :


od TiO

0,716

do TiO

1,250

przy czym wszystkie mają strukturę NaCl.

Są to związki o składzie niestechiometrycznym.

Tego typu związki tworzą pierwiastki d-elektronowe z tlenowcami.

background image

Władysław Walkowiak Podstawy Chemii Nieorganicznej - kurs WPC2002w

Wyklad 4c. Chemia Ciała Stałego

41/47

Przyczyna - kryształy rzeczywiste różnią się od idealnych (tj.
doskonale uporządkowanych) zaburzeniami, tj. defektami
sieci.

Defekty sieciowe są to nieprawidłowości w obsadzaniu
węzłów sieci przestrzennej :

- defekty punktowe,

- defekty liniowe,

- defekty powierzchniowe.

Defekty punktowe

Tak zwane defekty Schottky'ego polegają na występowaniu

luk kationowych lub anionowych.

Natomiast defekty Frenkla to przemieszczenia cząstek

w położenia międzywęzłowe.

background image

Władysław Walkowiak Podstawy Chemii Nieorganicznej - kurs WPC2002w

Wyklad 4c. Chemia Ciała Stałego

42/47

Defekt Schottky'ego

Defekt Frenkla

Przykłady:

tlenek żelaza: Fe

0,93

O

1,00

- defekty kationowe - część jonów Fe

2+

jest

zastąpiona przez Fe

3+

tlenek cynku: Zn

1,05

O

1,00

- dodatkowe wbudowanie się jonów Zn

2+

w położenia międzywęzłowe.

W luki sieciowe mogą się wbudowywać elektrony.
W wyniku oddziaływania pomiędzy defektami jonowymi i elektronami
mogą powstawać centra barwne. I tak na przykład obserwuje się
zabarwione kryształy halogenków litowców (niebieska sól kamienna).

background image

Władysław Walkowiak Podstawy Chemii Nieorganicznej - kurs WPC2002w

Wyklad 4c. Chemia Ciała Stałego

43/47

Defekty liniowe i powierzchniowe
Defekty liniowe to inaczej dyslokacja - całe szeregi elementów
strukturalnych przesuwają się względem siebie. Możliwe są
dyslokacje krawędziowe i śrubowe.

Istnieją też defekty powierzchniowe.

background image

Władysław Walkowiak Podstawy Chemii Nieorganicznej - kurs WPC2002w

Wyklad 4c. Chemia Ciała Stałego

44/47

Daltonidy, bertolidy
Fe

0,93

O

1,00

- jest to związek niestechiometryczny. Możemy to

inaczej zapisać jako Fe

93

O

100

. Uwzględniając obecność w tym

związku jonów Fe

3+

można napisać: Fe

79

II

Fe

14

III

O

100

Suma dodatnich stopni utlenienia ⇒

śelazo:(79 x 2 + 14 x 3) = 200

Suma ujemnych stopni utlenienia ⇒

Tlen: 100 x 2 = 200

Jest to skład stechiometryczny. Nie jest więc uzasadnione
wiązanie stechiometrii tylko z liczbami całkowitymi.

Unikamy określenia związek niestechiometryczny, zastępując
go terminem BERTOLID.

DALTONID-y odpowiadają zwykłym związkom chemicznym,
a ich skład można wyrazić używając niewielkich liczb
całkowitych (np. CO

2

).

background image

Władysław Walkowiak Podstawy Chemii Nieorganicznej - kurs WPC2002w

Wyklad 4c. Chemia Ciała Stałego

45/47

11.

Rentgenograficzne

metody

badania

struktury

kryształów

Dyfrakcja promieni rentgenowskich na kryształach - rolę siatki
dyfrakcyjnej pełnią tutaj płaszczyzny sieciowe kryształów.
Braggowie wykazali:

n

λλλλ

= 2d sin

θθθθ

n = 1,2,3

gdzie: d - odległość płaszczyzn,

λλλλ

- długość fali prom. rentgenowskich,

θθθθ

- kąt pomiędzy prom. padającym i płaszczyzną

sieciową (kąt odbłysku).

background image

Władysław Walkowiak Podstawy Chemii Nieorganicznej - kurs WPC2002w

Wyklad 4c. Chemia Ciała Stałego

46/47

Jak mierzyć kąt odbłysku???

a) Metoda obracanego kryształu

W tej metodzie musimy dysponować pojedynczym kryształem,
zazwyczaj o wymiarach kilku milimetrów.

background image

Władysław Walkowiak Podstawy Chemii Nieorganicznej - kurs WPC2002w

Wyklad 4c. Chemia Ciała Stałego

47/47

b) Metoda proszkowa Debye'a i Scherrera

W tym przypadku można badać substancje sproszkowane.

Koniec rozdz. IV-tego


Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
Leszek wyklad9 teoria pasmowa ciala stalego
WYK-4c.Budowa ciala stalego
Wykład 5. Teoria pasmowa ciała stałego
Wykład 5 Teoria pasmowa ciała stałego
4. Budowa ciala stałego, pwr biotechnologia(I stopień), II semestr, Chemia nieorganiczna, Wykłady Ap
Chemia Wyklad 4c id 111678
Wyklad 1 Fizyka ciala stalego podstawy
wykład 8 budowa ciała stałego
Fizyka ciała stałego, STUDIA, SEMESTR I, Mechanika, Mechanika Wyklady, Mechanika net
wyklad z czwartku chemia fizycz dnia19 marca
28 Zjawiska towarzyszące bombardowaniu ciała stałego elektro
II 14 Fizyka ciala stalego
Ciżman, fizyka ciała stałego L, sprawozdanie dwójłomność spontaniczna
bryja, fizyka ciała stałego, Równanie kp
5 Teoria pasmowa ciala stalego Nieznany (2)
bryja, fizyka ciała stałego, Model ciasnego wiązania

więcej podobnych podstron