ХИМИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ В ТВЕРДЫХ ВЕЩЕСТВАХ и жидкостях

Содержание

Слайд 2

Среднее расстояние между частицами Vν = 22.4 л 1 моль ⇒

Среднее расстояние между частицами

Vν = 22.4 л

1 моль ⇒ NA

= 6.02⋅1023 частиц

Кристалл, жидкость

жидкость - бром (Br2)

d Br2 ~ 4.5 А

Слайд 3

Полярность связи Дипольный момент (мера полярности связи) μ = δ ⋅

Полярность связи

Дипольный момент
(мера полярности связи)
μ = δ ⋅ l
[Кл⋅м], Дебай (D)
1

D = 3,33⋅10-30 Кл⋅м

Диполь

μи –индуцированный(наведенный) дип.момент
α - коэффициент поляризуемости (поляризуемость)
Е – напряженность электрического поля

Поляризуемость молекул

3.1 Межмолекулярное взаимодействие

Слайд 4

Дипольный момент молекул

Дипольный момент молекул

Слайд 5

Силы Ван-дер-Ваальса (межмолекулярного взаимодействия) 1. Ориентационный эффект (Кьезома) (взаимодействие(притяжение) пост.диполь –

Силы Ван-дер-Ваальса (межмолекулярного взаимодействия)

1. Ориентационный эффект (Кьезома) (взаимодействие(притяжение) пост.диполь – пост.диполь)

2.

Индукционный эффект (Дебая ) (взаимодействие постоянный диполь – наведенный(индуцированный) диполь).

3. Дисперсионный эффект (Лондона) (взаимодействие мгновенных диполей).

α

Слайд 6

Относительный вклад каждой составляющей в энергию межмолекулярного взаимодействия для различных молекул

Относительный вклад каждой составляющей в энергию межмолекулярного взаимодействия для различных молекул


Слайд 7

Водородная связь - Особый тип межмолекулярного взаимодействия 1. r 2.δ>> χO,F,N

Водородная связь

- Особый тип межмолекулярного взаимодействия

1. r<<

2.δ>>

χO,F,N – max

- сильная поляризация связи

3. частично ковалентная связь по донорно-акцепторному механизму

Энергия водородн.связи~100 кДж/моль (силы Ван-дер-Ваальса~10-20 кДж/моль)

Пример: HF образование ассоциатов или цепей

Слайд 8

Молекула воды H2O-(4 водородн.связи)

Молекула воды H2O-(4 водородн.связи)

Слайд 9

3.2 Твердые тела Екин по характеру распределения частиц в пространстве

3.2 Твердые тела Екин < Есвязи

по характеру распределения частиц в пространстве

Слайд 10

3.3 Кристаллы (тела, которые вследствие строго определенного внутр.строения имеют самопроизвольно образующуюся

3.3 Кристаллы (тела, которые вследствие строго определенного внутр.строения имеют самопроизвольно образующуюся

форму, ограниченную плоскими гранями)

Кристаллическая решетка

а - постоянная решетки(размер)

Слайд 11

Элементарные ячейки -структурные единицы кристалла 7 классов (сингоний) ячеек, которым соответствуют

Элементарные ячейки -структурные единицы кристалла

7 классов (сингоний) ячеек, которым соответствуют кристалл.решетки

1. триклинная(самая

несимметр.решетка)
(a≠b≠c α ≠ β ≠ γ ≠90°)
…………..
7. кубическая(самая симметричная)
(a=b=c α = β = γ =90° )

Кубические элементарные ячейки

14 типов элементарных ячеек
Координационное число(КЧ)-число ближайших соседних частиц

Слайд 12

Анизотропия свойств монокристалла; полиморфизм(аллотропические модификации) -зависимость физико-химических свойств кристалла от выбранного

Анизотропия свойств монокристалла; полиморфизм(аллотропические модификации)

-зависимость физико-химических свойств кристалла от выбранного направления

в нем(кристаллографической ориентации); - существование различных типов кристалл.решеток одного и того же вещества при различных внешних условиях(Т, Р)
Слайд 13

Плотнейшая упаковка 1-2-1-2…. ГПУ(гексагональная) 1-2-3-1-2-3… КПУ(кубическая)

Плотнейшая упаковка

1-2-1-2…. ГПУ(гексагональная)

1-2-3-1-2-3… КПУ(кубическая)

Слайд 14

3.4 Типы кристаллов молекулярные ионные металлические Ковалентные(атом-ные) Типы химической связи в кристаллах Расположение атомов

3.4 Типы кристаллов

молекулярные

ионные

металлические

Ковалентные(атом-ные)

Типы химической связи в кристаллах

Расположение

атомов
Слайд 15

Ковалентные(атомные) кристаллы (образуют атомы с одинаковой или близкой электроотрицательностью за счет

Ковалентные(атомные) кристаллы (образуют атомы с одинаковой или близкой электроотрицательностью за счет ковалентной

связи; число связей атома определяется его валентностью)

Пример: углерод - С 2s2 2p2

1) алмаз - sp3 - гибридизация

Si, Ge
ns2 np2

Карборунд(карбид кремния
С 2s2 2p2
Si 3s2 3p2

нитрид бора(4-я связь по дон.акцепт.механизму
B 2s2 2p1
N 2s2 2p3

арсенид галлия
Ga 4s24p1 
As 4s24p3

Слайд 16

ковалентные кристаллы 2) графит - sp2 - гибридизация С 2s2 2p2

ковалентные кристаллы

2) графит - sp2 - гибридизация

С 2s2 2p2
3 -

sp2 + 1- р

3) карбин - sp - гибридизация

rсв=1.4А

С 2s2 2p2
2 - sp + 2- р

rсв=3.4 А

Слайд 17

молекулярные кристаллы (молекулы в узлах кристаллической решетки) силы Ван-дер-Ваальса rI2-I2 =

молекулярные кристаллы (молекулы в узлах кристаллической решетки)

силы Ван-дер-Ваальса
rI2-I2 = 3.60 А
rI2-I2 =

4.40 А

кристалл I2
rI-I = 2.67 А - σ-связь

Слайд 18

Ионные кристаллы χB - χA > 2.1 A + B →

Ионные кристаллы

χB - χA > 2.1
A + B → A+

B−

А - постоянная Маделунга

n – коэффициент борновского отталкивания

Слайд 19

Энергия кристаллической решетки

Энергия кристаллической решетки

Слайд 20

Хим.связь в металлических кристаллах χA ≡ χB –ков.кристалл; КЧ 8-12-ионн.кристалл плотнейшая

Хим.связь в металлических кристаллах

χA ≡ χB –ков.кристалл; КЧ 8-12-ионн.кристалл
плотнейшая упаковка
металлические

орбитали

метод валентных связей (2-мерный кристалл К)

К0 4s13d04р0
К− 4s13d14р0
К+ 4s03d04р0

Резонансные структуры

Хим.связь-суперпозиция резонансов. Связь(валентные электроны) делокализована в пространстве. Максимальная металлическая валентность 6 – максимальное число s-, p- и d- гибридных орбиталей

Слайд 21

Металлы

Металлы

Слайд 22

Температура плавления элементов 4 периода

Температура плавления элементов 4 периода

Слайд 23

3.5 Зонная модель кристалла Подобна методу МО для кристаллов - число

3.5 Зонная модель кристалла

Подобна методу МО для кристаллов

- число МО равно

числу АО
- принцип Паули
Слайд 24

Энергетическая диаграмма

Энергетическая диаграмма

Слайд 25

Металлы Nē~NА - const Eg при Т↑ ⇒ μ↓ ⇒ σ ↓

Металлы

Nē~NА - const

Eg < 0,08 эВ

при Т↑ ⇒ μ↓

σ ↓
Слайд 26

Eg > 3 эВ Nē = 0 ⇒ σ = 0 Диэлектрики

Eg > 3 эВ

Nē = 0 ⇒ σ = 0

Диэлектрики

Слайд 27

Полупроводник 0,08 эВ при T=0 K Nē; Nр = 0 ⇒

Полупроводник

0,08 эВ < Eg < 3 эВ

при T=0 K Nē;

Nр = 0 ⇒ σ(T=0 K) = 0

σ = ē⋅μē⋅Nē + ē⋅μр⋅Nр

при T>>0 K Nē; Nр ↑ f(T) ⇒ σ(T) ↑ f(T)

Слайд 28

3.6 Кристаллические материалы (с.99 уч.пос., ч.I) Дефекты кристаллической решетки Электронные: ē-р

3.6 Кристаллические материалы (с.99 уч.пос., ч.I)

Дефекты кристаллической решетки

Электронные: ē-р (А−-

А+); ex0 (А*)

Точечные:

собственные
вакансии(отсутствие частицы в узле решетки; межузельные атомы или ионы

Линейные дефекты: (дислокации)-линии вдоль которых нарушено правильное чередование атомных плоскостей(краевые, винтовые)

Слайд 29

получение расплав (жидкость), пар (газ), раствор

получение

расплав (жидкость),
пар (газ), раствор

Слайд 30

3.7 Полупроводники σ = ē⋅μē⋅Nē + ē⋅μр⋅Nр

3.7 Полупроводники

σ = ē⋅μē⋅Nē + ē⋅μр⋅Nр

Слайд 31

примесные полупроводники Пример – Si (2s22p2) донор - P (2s22p3) акцептор

примесные полупроводники

Пример – Si (2s22p2)

донор - P (2s22p3)

акцептор - B (2s22p1)

Электронный

тип проводимости (n)

Дырочный тип проводимости (р)