Altalános Kémia BMEVESAA101 tavasz 2008

Átírás

1 Folyadékok és szilárd anayagok 3-1 Intermolekuláris erők, folyadékok tulajdonságai 3-2 Folyadékok gőztenziója 3-3 Szilárd anyagok néhány tulajdonsága 3-4 Fázisdiagram 3-5 Van der Waals kölcsönhatások 3-6 Hidrogén kötés 3-7 A kémiai kötés mint rácsösszetartó erő atomrácsok 3-8 Kristályok 3-8 Kistályok energiája, rácsenergia Fókusz:Folyadékkirstályok Dia (1) 3-1 Intermolekuláris erők, folyadékok tulajdonságai Kohézív erők Azonos molekulák közötti erők. Adhézív erők Különböző molekulák közötti erők. Felületi feszültség A felület növeléséhez szükséges munka. Viszkozitás (légnemű v. folyadék) Csúsztató feszültséggel szembeni ellenállás Dinamikai (Pa. s), jele: Kinematikai (m 2 /s), jele: ( ) 2 Molekulák közötti erők A felületi feszültség Slide 3 General Chemistry: Chapter 13 Slide 4 Molekulák közötti erők 3-2 Folyadékok gőztenziója Nedvesítés Slide 5 of 35 Slide 6 of 35 1

2 Párolgási entalpia Gőznyomás és forráspont (e) (d) (c) (b) (a) ΔH párolgás = H vapor H liquid = - ΔH kondenzáció ln P = -A ( 1 ) + B T A = ΔH vap R Slide 7 of 35 Általános Kémia: Chapter 3 Slide 8 of 35 Clausius-Clapeyron egyenlet 3-3 Szilárd anyagok néhány tulajdonsága ln P = -A ( 1 ) + B T Fagyás pont Olvadás pont P 2 ΔH vap 1 1 Ln = - ( - ) P 1 R T 1 T 2 Slide 9 of 35 ΔH fagy (H 2 O) = kj/mol ΔH olv (H 2 O) = kj/mol Slide 10 of 35 Szublimáció 3-4 Fázisdiagram (tiszta anyag) Molekularácsos anyagok: Jód, kámfor, Iodine ΔH sub = ΔH olv + ΔH pár = -ΔH dep Slide 11 of 35 Slide 12 of 35 2

3 CO 2 Superkritikus Fluid Carbon dioxide General Chemistry: Chapter 13 Slide 13 of 35 General Chemistry: Chapter 13 Slide 14 of 35 A kritikus pont 3 dimenziós p-v-t felület General Chemistry: Chapter 13 Slide 15 of 35 Általános kémia: 3. fejezet Dia:16 A víz 3 dimenziós p-v-t felülete Kritikus hőmérséklet és nyomás General Chemistry: Chapter 13 Slide 18 of 35 3

4 CO 2 van der Waals izotermái Van der Waals konstansok A Van der Waals egyenlet állandói a kritikus állapot jellemzőinek segítségével nyerhetők a következő összefüggés alapján: a = 3p k V k 2 és b = V k /3 p k a 27 b 2 V f V g Csonka Gábor Általános kémia: 3. fejezet Dia:19 Csonka Gábor Általános kémia: 3. fejezet Dia:20 Víz 3-5 Van der Waals kölcsönhatások Dipól-dipól: Dipól-indukált dipól: London diszperzió: kj/mol 1 kj/mol 2 kj/mol Jég I Víz Befolyásolják a forráspontot és az olvadáspontot. Nemesgáz atomok közötti vonzás: csak London diszperzió. General Chemistry: Chapter 13 Slide 21 of 35 General Chemistry: Chapter 13 Slide 22 of 35 Dipól dipól kölcsönhatás A potenciális energia függése a távolságtól Poláris molekula Dipólok elrendeződése Két ion potenciális energiája: q 1 és q 2 töltések E p q1 q2 4 r 0 Forgó dipólok Ionok Ion-dipól Rögzített dipólok General Chemistry: Chapter 13 Slide 23 of 35 General Chemistry: Chapter 3 Slide 24 of 35 4

5 Pillanatnyi és indukált dipól London diszperzió pillanatnyi dipólus vonzás Nem poláris molekulák között Apoláros atomokban (a) spontán keletkezik dipól (b) Dipól egy másik atom elektron felhőjét polarizálja, dipólt Indukál (c) Polarizálhatóság: milyen könnyen deformálható az elektronfelhő Slide 26 of 35 A London diszperzió függ az alaktól A polarizálhatóság függése a molekula alakjától Erősebb Gyengébb Csonka Gábor Általános kémia: 3. fejezet Dia:27 T 0 fp 9.5 C A hosszú n-pentán könnyebben polarizálható, mint a kompakt neopentán, ezért magasabb a forráspontja. (London diszperzió) 0 T fp 36.1 C General Chemistry: Chapter 3 Slide 28 of 35 London diszperzió szénhidrogénekben Pentán Pentadekán Oktadekán C 5 H 12 C 15 H 32 C 18 H 38 Debyes cm 3 Dipólus Polarizálhatóság Ar H CO CH CCl H 2 O NH Slide 29 of 35 5

6 A víz molekula (dipól) Dipólus momentum : = 1.85 Debye Polarizálhatóság: α = 1.48 x cm 3 δ- 3-6 Hidrogén kötés forráspont δ+ General Chemistry: Chapter 13 Slide 31 of 35 Prentice-Hall 2002 General Chemistry: Chapter 13 Slide 32 of 35 Hidrogénkötés: HF(g) Hidrogénkötés: víz egy molekula körül jég (s) folyadék (l) Prentice-Hall 2002 General Chemistry: Chapter 13 Slide 33 of 35 Hidrogénkötés, további példák 3-7 A kémiai kötés mint rácsösszetartó erő atomrácsok Viszkozitás Slide 35 of 35 General Chemistry: Chapter 13 Slide 36 of 35 6

7 Más szén allotrópok Ionok közötti kölcsönhatás Slide 37 of Kristályok Röntgen diffrakció General Chemistry: Chapter 13 Slide 39 of 35 General Chemistry: Chapter 13 Slide 40 of 35 Röntgen diffrakció Köbös kristályok elemi cellái Prentice-Hall 2002 General Chemistry: Chapter 13 Slide 41 of 35 7

8 Üregek a kristályokban Hexagonális (hcp) General Chemistry: Chapter 13 Slide 44 of 35 Koordinációs szám Az elemi cellák betöltöttsége Slide 45 of 35 General Chemistry: Chapter 13 Slide 46 of 35 Cézium klorid Atomsugár meghatározása kristályokban Prentice-Hall 2002 General Chemistry: Chapter 13 Slide 47 of 35 Prentice-Hall 2002 General Chemistry: Chapter 13 Slide 48 of 35 8

9 NaCl NaCl Prentice-Hall 2002 General Chemistry: Chapter 13 Slide 49 of 35 Csonka Gábor Általános kémia: 3. fejezet Dia:50 Üregek kristályokban További példák Prentice-Hall 2002 General Chemistry: Chapter 13 Slide 51 of 35 Prentice-Hall 2002 General Chemistry: Chapter 13 Slide 52 of Ionos kristályok rácsenergiája Folyadékkristály A folyadékkristályok molekuláinak alakja: hosszúkás vagy banánhoz hasonló. Folyik, de doménekben rendezett, mint egy kristály. A domének között eltérő az orientáció. Melegítéskor úgy viselkedik, mintha több olvadáspontja lenne. A folyadékkristályok különböző hőmérsékleten különböző színűek lehetnek. Csonka Gábor Általános kémia: 3. fejezet Dia:54 9

10 Folyadékkristály (2) Folyadékkristály (3) Koleszteril benzoát C: egy homályos folyadékká olvad C: kitisztul. A folyamat reverzibilis Visszaveri a cirkulárisan polarizált fényt. Elforgatja polarizált fényt. 80 évig nem kutatták a felfedezés (1888) után. Nobel díj 1991: Pierre-Gilles de Gennes ( ) Csonka Gábor Általános kémia: 3. fejezet Dia:55 Forrás: Wikipédia Csonka Gábor Általános kémia: 3. fejezet Dia:56 Felhasználás - LCD Csavart elrendezés A fény áthaladása és visszaverődése. A csavart elrendezés megszüntetése, a fény nem halad át. Az LCD TFT képernyőket rövidesen kiszoríthatják az OLED képernyők (-) Alan J. Heeger, Alan G. MacDiarmid & Hideki Shirakawa received the 2000 Nobel Prize in Chemistry for "The discovery and development of conductive organic polymers". Csonka Gábor Általános kémia: 3. fejezet Dia:57 10