Chemia nieorganiczna 1. Układ okresowy metale i niemetale 2. Oddziaływania inter- i intramolekularne 3. Ciała stałe rodzaje sieci krystalicznych 4. Przewodnictwo ciał stałych Copyright 2000 by arcourt, Inc. All rights reserved. Pierwiastki 1 1 3 Li 11 Na 19 K 37 Rb 55 Cs 87 Fr 2 13 14 15 16 17 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 f 104 Unq 23 V 41 Nb 73 Ta 105 Unp metale 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 niemetale 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 28 Ni 46 Pd 78 Pt 110 Uun 29 Cu 47 Ag 79 Au 111 Uuu 30 Zn 48 Cd 80 g 5 B 13 Al 31 Ga 49 In 81 Tl 6 C 14 Si 32 Ge 50 Sn 82 Pb 7 N 15 P 33 As 51 Sb 83 Bi 8 O 16 S 34 Se 52 Te 84 Po 9 F 17 Cl 35 Br 53 I 85 At 18 2 e 10 Ne 18 Ar 36 Kr 54 Xe 86 Rn
Pierwiastki 1 1 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 f 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 gazy 2 13 14 15 16 17 ciecze 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 27 Co 45 Rh 77 Ir 109 Une 28 Ni 46 Pd 78 Pt 110 Uun 29 Cu 47 Ag 79 Au 111 Uuu 30 Zn 48 Cd 80 g 5 B 13 Al 31 Ga 49 In 81 Tl 6 C 14 Si 32 Ge 50 Sn 82 Pb 7 N 15 P 33 As 51 Sb 83 Bi 8 O 16 S 34 Se 52 Te 84 Po 9 F 17 Cl 35 Br 53 I 85 At 18 2 e 10 Ne 18 Ar 36 Kr 54 Xe 86 Rn Jakie siły wiążą cząsteczki pomiędzy sobą?
siła oddziaływania jon-jon (intra) dipol-dipol (inter) dipol indukowany-dipol indukowany (inter) e + -
cząsteczki spolaryzowane=dipole +δ -δ cząsteczki spolaryzowane=dipole moment dipolowy 0 µ = δ. l +δ -δ
+ + cząsteczki polarne=dipole moment dipolowy 0 µ = δ. l + + + + Attraction Repulsion + + + + cząsteczka 2 O Bonding pair O Lone pair Bonding pair (b) O Lone pair - +
Wiązania wodorowe rodzaj oddziaływania: 90% dipol-dipol 10% kowalencyjne cząsteczka 2 O - O + Wiązania wodorowe rodzaj oddziaływania: 90% dipol-dipol 10% kowalencyjne cząsteczka 2 O - O +
10_210 Temperatura wrzenia, C Wiązania wodorowe 100 2 O Groupa 6A F 0 Groupa 7A N 3 2 Se 2 S As 3 Cl Groupa 5A Br Ge 100 P 4 3 Groupa 4A Si 4 2 Te Sb 3 I Sn 4 C 4 200 2 3 4 5 okres 1 1 3 Li 11 Na 19 K 37 Rb 55 Cs 87 Fr 2 13 14 15 16 17 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 f 104 Unq 23 V 41 Nb 73 Ta 105 Unp metale 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 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 28 Ni 46 Pd 78 Pt 110 Uun Wiązania wodorowe niemetale 29 Cu 47 Ag 79 Au 111 Uuu 30 Zn 48 Cd 80 g 5 B 13 Al 31 Ga 49 In 81 Tl 6 C 14 Si 32 Ge 50 Sn 82 Pb 7 N 15 P 33 As 51 Sb 83 Bi 8 O 16 S 34 Se 52 Te 84 Po 9 F 17 Cl 35 Br 53 I 85 At 18 2 e 10 Ne 18 Ar 36 Kr 54 Xe 86 Rn
Wiązania wodorowe Rodzaj atomów: - duża elektroujemność - małe rozmiary - wolna para elektronowa Charakter wiązania - wiązanie donorowoakceptorowe - orbitale molekularne zdelokalizowane - energia wiązania 20kJ/mol Wiązania wodorowe DNA
atomy lub cząsteczki niepolarne moment dipolowy =0 polaryzowalność 0 moment dip. indukowany oddziaływania Londona, Van der Waalsa 211 Atom A Atom B No polarization δ + + δ + + + Molecule A Molecule B No polarization δ + δ polaryzowalność 0 moment dip. Indukowany zależy od rozmiarów cząsteczek Atom A Atom B Instantaneous dipole on atom A induces a dipole on atom B δ δ + δ δ + + + Atom A Atom B Molecule A Molecule B Instantaneous dipole on molecule A induces a dipole on molecule B δ Molecule A δ + δ Molecule B δ +
p=1 atm Pierwiastek e * Ne Ar Kr Xe Temperatura krzepnięcia, C -269.7-248.6-189.4-157.3-111.9 Film: LONDON.MOV * p>1 atm Przykład 1 Jakie oddziaływania występują pomiędzy cząsteczkami? N 4 Cl CF 3 (CF 2 CF 2 ) n CF 3 (teflon) C 3 (C 2 C 2 ) n C 3 (polietylen) CCl 3 BaSO 4 P 4 NO BF 3
Przykład 2 Dla której cząsteczki w parze oddziaływania są większe? CO 2 OCS PF 3 PF 5 C 3 C 2 C 2 N 2 N 2 C 2 C 2 N 2 F Br SO 3 SO 2 C 3 O 2 CO Przykład 3 Uzasadnij różnice w temperaturach wrzenia: C 3 C 2 C 2 C 2 C 3 36.2 o C n-pentan C 3 C 3 C C 3 9.5 o C neopentan C 3
Przykład 3 Uzasadnij różnice w temperaturach wrzenia: C 3 OC 3-25 o C eter dimetylowy C 3 C 2 O 79 o C alkohol etylowy Przykład 3 Uzasadnij różnice w temperaturach wrzenia: C 3 C 2 C 2 C 2 C 3 36.2 o C n-pentan C 3 C 2 C 3-42 o C n-propan
Przykład 3 Uzasadnij różnice w temperaturach wrzenia: C 3 OC 3-25 o C eter dimetylowy C 3 C 2 C 3-42 o C n-propan Przykład 3 Uzasadnij różnice w temperaturach wrzenia: Cl -85 o C LiCl 1360 o C
Ciała stałe Struktury krystaliczne 1. Co to jest sieć krystaliczna? 2. Jakie są rodzaje sieci? 3. Jakie są rodzaje krystalicznych ciał stałych? Ciała stałe Struktury krystaliczne komórka elementarna typ sieci przykład Simple cubic Polonium metal regularna
Ciała stałe Struktury krystaliczne komórka elementarna typ sieci przykład Uranium metal Body-centered cubic bcc regularna przestrzennie centrowana Ciała stałe Struktury krystaliczne komórka elementarna typ sieci przykład Gold metal Face-centered cubic fcc regularna płasko centrowana
Ciała stałe Unit cell Lattice Example Struktury krystaliczne Simple cubic Polonium metal Uranium metal Body-centered cubic Gold metal Face-centered cubic Ciała stałe Struktury krystaliczne Jak je określać? XRD X-ray diffraction dyfrakcja promieni rentgenowskich
Ciała stałe Struktury krystaliczne XRD X-ray diffraction dyfrakcja promieni rentgenowskich promienie padające promienie odbite Równanie Braggów nλ = d 2 sin ( ) θ θ x w θ θ d z θ y Ciała stałe Rodzaje krystalicznych ciał stałych = C = Cl = Na + = 2 O atomowe jonowe molekularne
Ciała stałe Rodzaje krystalicznych ciał stałych atomowe molekularne jonowe metaliczne Niemetaliczne/ kowalencyjne Grupa 8 w węźw ęźle sieci atomy metalu atomy niemetalu atomy gr. 8 cząsteczki jony wiązania/ oddziaływania kowalencyjne zdelokalizowane kowalencyjne skierowane dyspersyjne dipolowe dyspersyjne jonowe Sieci krystaliczne atomowe
1 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 f 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 110 Uun 111 Uuu 28 Ni 46 Pd 78 Pt 29 Cu 47 Ag 79 Au 30 Zn 48 Cd 80 g 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 e 1 2 13 14 15 16 17 18 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Metale metale niemetale Metale Sposoby ciasnego upakowania sieci
Metale Sposoby ciasnego upakowania sieci sieć heksagonalna - hcp 8 A 9 7 8 B 6 5 4 1 2 3 Top view A 10 12 11 Atom in third layer lies over atom in first layer. hcp Metale Sposoby ciasnego upakowania sieci sieć hcp fcc
fcc hcp Metale Sposoby ciasnego upakowania sieci 0.1332 0.1332 CP CP Zinc Zinc 0.1371 0.1371 BCC BCC Tungsten Tungsten 0.1445 0.1445 CP CP Titanium Titanium (Alpha Alpha) 0.1430 0.1430 BCC BCC Tantalum Tantalum 0.1445 0.1445 Silver Silver 0.1387 0.1387 Platinum Platinum 0.1246 0.1246 Nickel Nickel 0.1363 0.1363 BCC BCC Molybdenum Molybdenum 0.1599 0.1599 CP CP Magnesium Magnesium 0.1750 0.1750 Lead Lead 0.1241 0.1241 BCC BCC Iron Iron (Alpha Alpha) 0.1442 0.1442 Gold Gold 0.1278 0.1278 Copper Copper 0.1253 0.1253 CP CP Cobalt Cobalt 0.1249 0.1249 BCC BCC Chromium Chromium 0.1490 0.1490 CP CP Cadmium Cadmium 0.1431 0.1431 Aluminum Aluminum Atomic Atomic Radius Radius (nm nm) Crystal Crystal Structure Structure Metal Metal Metale Przykłady
Metale Wiązania struktura pasmowa 1 2 3 4 energia 3s 1 Na Metale Wiązania struktura pasmowa 16 6 10 23 energia pasmo przewodnictwa
Metale Przwodniki struktura pasmowa energia 3p 3s pasmo przewodnictwa najniższy nieobsadzony poziom najwyższy obsadzony poziom Na pasmo walencyjne