Folyadékok és szilárd anyagok

Átírás

1 Folyadékok és szilárd anyagok 7-1 Intermolekuláris erők, folyadékok tulajdonságai 7-2 Folyadékok gőztenziója 7-3 Szilárd anyagok néhány tulajdonsága 7-4 Fázisdiagram 7-5 Van der Waals kölcsönhatások 7-6 Hidrogénkötés 7-7 A kémiai kötés mint rácsösszetartó erő atomrácsok 7-8 Kristályok 7-9 Kistályok rácsenergiája Fókusz:Folyadékkirstályok Dia (1)

2 7-1 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) Kinematikai (m 2 /s) 2

3 Molekulák közötti erők Slide 3

4 A felületi feszültség General Chemistry: Chapter 13 Slide 4

5 Molekulák közötti erők Nedvesítés Víz Hg Kapilláris Slide 5 of 35

6 7-2 Folyadékok gőztenziója Slide 6 of 35

7 Párolgási entalpia ΔH párolgás = H gőz H folyadék = - ΔH kondenzáció Slide 7 of 35

8 Gőznyomás és forráspont (e) (d) (c) (b) (a) ln P = -A ( 1 T ) + B A = ΔH párolgás R Általános Kémia: Chapter 3 Slide 8 of 35

9 Clausius-Clapeyron egyenlet ln P = -A ( 1 T ) + B P 2 P 1 ΔH párolgás 1 1 ln = ( - ) R T 1 T 2 Slide 9 of 35

10 7-3 Szilárd anyagok néhány tulajdonsága Fagyás pont Olvadás pont ΔH fagy (H 2 O) = kj/mol ΔH olv (H 2 O) = kj/mol Slide 10 of 35

11 Szublimáció Molekularácsos anyagok: Jód, kámfor, ΔH szubl. = ΔH olv. + ΔH pár. = -ΔH depozíció Slide 11 of 35

12 7-4 Fázisdiagram (jód, tiszta anyag) Jód Slide 12 of 35

13 CO 2 Széndioxid General Chemistry: Chapter 13 Slide 13 of 35

14 A kritikus pont General Chemistry: Chapter 13 Slide 14 of 35

15 Kritikus hőmérséklet és nyomás General Chemistry: Chapter 13 Slide 15 of 35

16 Víz Jég I Víz General Chemistry: Chapter 13 Slide 16 of 35

17 7-5 Van der Waals kölcsönhatások Dipól-dipól: Dipól-indukált dipól: London diszperzió: kj/mol 1 kj/mol 2 kj/mol Befolyásolják a forráspontot és az olvadáspontot. Nemesgáz atomok közötti vonzás: csak London diszperzió. General Chemistry: Chapter 13 Slide 17 of 35

18 Dipól dipól kölcsönhatás Poláris molekula Dipólok elrendeződése General Chemistry: Chapter 13 Slide 18 of 35

19 A potenciális energia függése a távolságtól Két ion potenciális energiája: q 1 és q 2 töltések, r a távolság E Coulomb q1 q 4 Két dipól kölcsönhatása, E Dipól ahol D a dipólus momentum. Pl. HCl-HCl, 200 pm: 8,8 kj mol D 4 r r 3 Forgó dipólok Ionok Ion-dipól Rögzített dipólok General Chemistry: Chapter 3 Slide 19 of 35

20 Pillanatnyi és indukált dipól Apoláros atomokban (a) spontán keletkezik dipól (b) Dipól egy másik atom elektron felhőjét polarizálja, dipólt Indukál (c) Polarizálhatóság: milyen könnyen deformálható az elektronfelhő

21 A polarizálhatóság Arányossági tényező az indukált dipól és az idukáló elektromos mező között. A polarizálhatóság nő: ha az elektronok által elfoglalt térfogat nő egy perióduson belül csökken egy oszlopban lefelé haladva nő Példák: Be 2+, F kevéssé polarizálható, Cs, Fr, I - könnyen polarizálható. Csonka Gábor 2008 Általános kémia: 3. fejezet Dia:21

22 London-diszperzió pillanatnyi dipólus vonzás Nem poláris molekulák között Slide 22 of 35

23 A London diszperzió függ az alaktól Erősebb Pl. DNS láncok stabilitása Gyengébb Csonka Gábor 2008 Általános kémia: 3. fejezet Dia:23

24 A polarizálhatóság függése a molekula alakjától T fp = 9,5 C T fp = 36,1 C A hosszú n-pentán könnyebben polarizálható, mint a kompakt neopentán, ezért magasabb a forráspontja. (London-diszperzió) General Chemistry: Chapter 3 Slide 24 of 35

25 London-diszperzió szénhidrogénekben Pentán Pentadekán Oktadekán C 5 H 12 C 15 H 32 C 18 H 38 Slide 25 of 35

26 A víz molekula (dipól) Dipólus momentum : = 1.85 Debye Polarizálhatóság: α = 1.48 x cm 3 δ- δ+ General Chemistry: Chapter 13 Slide 26 of 35

27 7-6 Hidrogén kötés forráspont Prentice-Hall 2002 General Chemistry: Chapter 13 Slide 27 of 35

28 Hidrogénkötés: víz egy molekula körül jég (s) folyadék (l)

29 Hidrogénkötés: HF(g) Prentice-Hall 2002 General Chemistry: Chapter 13 Slide 29 of 35

30 Hidrogénkötés, további példák Viszkozitás Slide 30 of 35

31 7-7 A kémiai kötés, mint rácsösszetartó erő, atomrácsok A gyémánt és a grafit a szén két allotróp módosulata General Chemistry: Chapter 13 Slide 31 of 35

32 Más szén allotrópok Slide 32 of 35

33 Ionok közötti kölcsönhatás E ion q1 q2 4 r 0 0 q i : töltés r 0 : távolság

34 7-8 Kristályok Az elemi cella (zöld) megsokszorozásával épül fel a kristály General Chemistry: Chapter 13 Slide 34 of 35

35 Röntgen diffrakció General Chemistry: Chapter 13 Slide 35 of 35

36 Röntgen diffrakció Prentice-Hall 2002 General Chemistry: Chapter 13 Slide 36 of 35

37 Köbös kristályok elemi cellái

38 Az elemi cellák betöltöttsége General Chemistry: Chapter 13 Slide 38 of 35

39 Cézium klorid Prentice-Hall 2002 General Chemistry: Chapter 13 Slide 39 of 35

40 Nátrium klorid Prentice-Hall 2002 General Chemistry: Chapter 13 Slide 40 of 35

41 NaCl Csonka Gábor 2008 Általános kémia: 3. fejezet Dia:41

42 Hexagonális (hcp) General Chemistry: Chapter 13 Slide 42 of 35

43 Üregek a kristályokban

44 Üregek a kristályokban Prentice-Hall 2002 General Chemistry: Chapter 13 Slide 44 of 35

45 7-9 Ionos kristályok rácsenergiája Na ionizációja Cl elektronaffinitása Rácsenergia Képződési entalpia

46 Fókusz: Folyadékkristályok 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 2008 Általános kémia: 3. fejezet Dia:46

47 Folyadékkristály (2) Koleszteril benzoát C: egy homályos folyadékká olvad C: kitisztul. A folyamat reverzibilis Visszaveri a cirkulárisan polarizált fényt. Elforgatja a síkban polarizált fény síkját. 80 évig nem kutatták a felfedezés (1888) után. Nobel díj 1991: Pierre-Gilles de Gennes ( ) Csonka Gábor 2008 Általános kémia: 3. fejezet Dia:47

48 Folyadékkristály (3) Forrás: Wikipédia Csonka Gábor 2008 Általános kémia: 3. fejezet Dia:48

49 Folyadékkristály (4), LCD Csavart elrendezés Csonka Gábor 2008 Általános kémia: 3. fejezet Dia:49

50 Folyadékkristály (4), LCD A fény visszaverődése A fény nem halad át Csonka Gábor 2008 Általános kémia: 3. fejezet Dia:50

51 OLED Az LCD TFT képernyőket rövidesen kiszoríthatják az OLED képernyők (2008-), pl. Samsung Galaxy S4. Felfedezői: 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 2008 Általános kémia: 3. fejezet Dia:51