SZAKÁLL SÁNDOR, ÁsVÁNY- És kőzettan ALAPJAI

Hasonló dokumentumok
I. Atomszerkezeti ismeretek (9. Mozaik Tankönyv: oldal) 1. Részletezze az atom felépítését!

SZAKÁLL SÁNDOR, ÁsVÁNY- És kőzettan ALAPJAI

KÉMIA I. RÉSZLETES ÉRETTSÉGI VIZSGAKÖVETELMÉNY A) KOMPETENCIÁK

KÉMIA Kiss Árpád Országos Közoktatási Szolgáltató Intézmény Vizsgafejlesztő Központ 2003

Hol a hidrogén helye? Hány protonja, neutronja, elektronja van az atomjainak? Hány elektronhéja van? Milyen kémiai részecskéből áll a hidrogén gáz?

Előtétszó Jele Szorzó milli m 10-3 mikro 10-6 nano n 10-9 piko p femto f atto a 10-18

5. elıadás KRISTÁLYKÉMIAI ALAPOK

Szilárd anyagok. Műszaki kémia, Anyagtan I. 7. előadás. Dolgosné dr. Kovács Anita egy.doc. PTE MIK Környezetmérnöki Tanszék

Sillabusz orvosi kémia szemináriumokhoz 1. Kémiai kötések

Adatgyőjtés, mérési alapok, a környezetgazdálkodás fontosabb mőszerei

HEVESY GYÖRGY ORSZÁGOS KÉMIAVERSENY

Energiaminimum- elve

Kémiai alapismeretek 3. hét

Kötések kialakítása - oktett elmélet

KÉMIA. Kiss Árpád Országos Közoktatási Szolgáltató Intézmény Vizsgafejlesztő Központ 2003


A VÍZ OLDOTT SZENNYEZŐANYAG-TARTALMÁNAK ELTÁVOLÍTÁSA IONCSERÉVEL

KÉMIA I. RÉSZLETES ÉRETTSÉGIVIZSGA-KÖVETELMÉNY A) KOMPETENCIÁK

SZAKÁLL SÁNDOR, ÁsVÁNY- És kőzettan ALAPJAI

Kémiai kötések. Kémiai kötések. A bemutatót összeállította: Fogarasi József, Petrik Lajos SZKI, 2011

Javítóvizsga. Kalász László ÁMK - Izsó Miklós Általános Iskola Elérhető pont: 235 p

b./ Hány gramm szénatomban van ugyanannyi proton, mint 8g oxigénatomban? Hogyan jelöljük ezeket az anyagokat? Egyforma-e minden atom a 8g szénben?

KÉMIA TANMENETEK osztályoknak

A szilárd állapot. A szilárd állapot. A bemutatót összeállította: Fogarasi József, Petrik Lajos SZKI, 2011

KÉMIA ÍRÁSBELI ÉRETTSÉGI- FELVÉTELI FELADATOK 1996

Szigetelők Félvezetők Vezetők

Emelt szint szóbeli vizsga

Kémiai reakciók Műszaki kémia, Anyagtan I. 11. előadás

ПРОГРАМА ВСТУПНОГО ВИПРОБУВАННЯ З ХІМІЇ Для вступників на ІІ курс навчання за освітньо-кваліфікаційним рівнем «бакалавр»

Kémiai kötések. Kémiai kötések kj / mol 0,8 40 kj / mol

ELEKTROLITOK VEZETÉSÉVEL KAPCSOLATOS FOGALMAK

Az elemeket 3 csoportba osztjuk: Félfémek vagy átmeneti fémek nemfémek. fémek

ZÁRÓJELENTÉS. Fény hatására végbemenő folyamatok önszerveződő rendszerekben

Sillabusz az Orvosi kémia szemináriumokhoz 3. Szervetlen vegyületek nevezéktana

kémia ember a természetben műveltségterület Tanulói Bmunkafüzet Készítette Péter Orsolya Albert Attila

KONDUKTOMETRIÁS MÉRÉSEK

Árpád Fejedelem Gimnázium és Általános Iskola Megyervárosi Iskola 9. ÉVFOLYAM. 1. Atomszerkezeti ismeretek

Klasszikus analitikai módszerek:

1 Az anyagismeret kémiai- szerkezeti alapjai

KÉMIA MOZAIK évfolyam KERETTANTERVRENDSZER A GIMNÁZIUMOK SZÁMÁRA NAT Készítette: Dr. Siposné dr. Kedves Éva

Az időtől független Schrödinger-egyenlet (energia sajátértékegyenlet), A Laplace operátor derékszögű koordinátarendszerben

T I T - M T T. Hevesy György Kémiaverseny. országos döntő. Az írásbeli forduló feladatlapja. 8. osztály. 2. feladat:... pont. 3. feladat:...

BŐVÍTETT TEMATIKA a Kondenzált anyagok fizikája c. tárgyhoz

Újabb vizsgálatok a kristályok szerkezetéről

választással azaz ha c 0 -t választjuk sebesség-egységnek: c 0 :=1, akkor a Topa-féle sebességkör teljes hossza 4 (sebesség-)egységnyi.

Felkészülést segítő kérdések Gépszerkesztés alapjai tárgyból

6. RADIOAKTIVITÁS ÉS GEOTERMIKA

O k t a t á si Hivatal

Kútgeofizikai mérések és műveletek

τ Γ ħ (ahol ħ=6, evs) 2.3. A vizsgálati módszer: Mössbauer-spektroszkópia (Forrás: Buszlai Péter, szakdolgozat) A Mössbauer-effektus

3. változat. 2. Melyik megállapítás helyes: Az egyik gáz másikhoz viszonyított sűrűsége nem más,

A RÖNTGENSUGÁRZÁS HATÁSA HÉTKÖZNAPJAINKRA

A talliummal szennyezett NaI egykristály, mint gammasugárzás-detektor

KÉMIA TEMATIKUS ÉRTÉKELİ FELADATLAPOK. 9. osztály A változat

Diagnosztikai röntgen képalkotás, CT

7. elıadás KRISTÁLYFIZIKAI ALAPOK

A 2011-es év kompetencia-méréseinek elemzése


Eötvös József Általános Iskola és AMI Helyi tanterv 2013

Elektronegativitás. Elektronegativitás

Általános és szervetlen kémia 3. hét Kémiai kötések. Kötések kialakítása - oktett elmélet. Lewis-képlet és Lewis szerkezet

A kísérlet célkitűzései: Az elektromos áram hatásainak kísérleti vizsgálata, az elektromos áram felhasználási lehetőségeinek áttekintése.

Fénysugarak visszaverődésének tanulmányozása demonstrációs optikai készlet segítségével

Kristályos szilárd anyagok

Tevékenység: Olvassa el a fejezetet! Gyűjtse ki és jegyezze meg a ragasztás előnyeit és a hátrányait! VIDEO (A ragasztás ereje)

KÉMIA TEMATIKUS ÉRTÉKELİ FELADATLAPOK. 9. osztály C változat

ACÉLÍVES (TH) ÜREGBIZTOSÍTÁS

1. Kolorimetriás mérések A sav-bázis indikátorok olyan "festékek", melyek színüket a ph függvényében

2. OPTIKA 2.1. Elmélet Geometriai optika

Adatgyűjtés, mérési alapok, a környezetgazdálkodás fontosabb műszerei

Egy idegsejt működése

A XVII. VegyÉSZtorna I. fordulójának feladatai és megoldásai

(3) (3) (3) (3) (2) (2) (2) (2) (4) (2) (2) (3) (4) (3) (4) (2) (3) (2) (2) (2)

Az elektronpályák feltöltődési sorrendje

SZAKÁLL SÁNDOR, ÁsVÁNY- És kőzettan ALAPJAI

KÉMIA. 10. évfolyamos vizsga

Vályogfalazat nyomószilárdsági vizsgálata

VÍZKEZELÉS Kazántápvíz előkészítés ioncserés sómentesítéssel

Mit mond ki a Huygens elv, és miben több ehhez képest a Huygens Fresnel-elv?

9. Jelzőlámpás csomópontok forgalomszabályozása

Adatgyőjtés, mérési alapok, a környezetgazdálkodás fontosabb mőszerei

Tartalom ELEKTROSZTATIKA AZ ELEKTROMOS ÁRAM, VEZETÉSI JELENSÉGEK A MÁGNESES MEZÕ

A térinformatika t. Az informáci. ciós s rendszerek funkciói. Az adatok vizsgálata

SZAKÁLL SÁNDOR, ÁsVÁNY- És kőzettan ALAPJAI

Kémia 11. osztály. Fényelhajlás, fényszórás; A dialízis szemléltetése A hőmérséklet és a nyomás hatása a kémiai egyensúlyra...

EBSD-alkalmazások. Minta-elôkészítés, felületkezelés

Szerves kémiai analízis TANTÁRGYI KOMMUNIKÁCIÓS DOSSZIÉ

Emelt óraszámú kémia helyi tanterve

A javításhoz kb. az érettségi feladatok javítása az útmutató irányelv. Részpontszámok adhatók. Más, de helyes gondolatmenetet is el kell fogadni!

Az optikai szálak. FV szálak felépítése, gyakorlati jelenségek

ELŐTERJESZTÉS ALSÓZSOLCA VÁROS ÖNKORMÁNYZAT KÉPVISELŐ-TESTÜLETÉNEK FEBRUÁR 12-I ÜLÉSÉRE

ZAJCSILLAPÍTOTT SZÁMÍTÓGÉPHÁZ TERVEZÉSE

Bevezetés a játékelméletbe Kétszemélyes zérusösszegű mátrixjáték, optimális stratégia

KÉMIA. Kémia a gimnáziumok évfolyama számára

Nyugat-magyarországi Egyetem Geoinformatikai Kara. Dr. Engler Péter. Fotogrammetria 2. FOT2 modul. A fotogrammetria geometriai és matematikai alapjai

Reál osztály. Kémia a gimnáziumok évfolyama számára. B változat

Tanmenetjavaslat a 6. osztályos matematika kísérleti tankönyvhöz

Kémia a gimnáziumok évfolyama számára. B változat

Doktori munka. Solymosi József: NUKLEÁRIS KÖRNYEZETELLENŐRZŐ MÉRŐRENDSZEREK. Alkotás leírása

Tesztkérdések az Ásványtani és kızettani alapismeretek tárgyhoz

Átírás:

SZAKÁLL SÁNDOR, ÁsVÁNY- És kőzettan ALAPJAI 13

KRISTÁLYkÉMIA XIII. ATOMOK, IONOK És MOLEKULÁK ILLEsZKEDÉsE A KRIsTÁLYRÁCsBAN 1. ALAPFOGALMAK Atom- és ionrádiusz Az atomrádiuszt az atom legkülső elektronhéja maximális töltéssűrűségének az atommag középpontjától mért sugárirányú távolsága adja meg. Az effektív atomrádiusz függ még az atomot körülvevő atomok, ionok számától, típusától is. Az ionrádiusz a két különböző nagyságú kation- és anion-rádiuszból összegződik. Néhány ion rádiusza a töltések függvényében Jól definiálható az ion- és atomrádiusz az ionos és fémes kötéseket tartalmazó anyagoknál, mert ezekben az ionok és atomok ideálisan gömb alakúak. Ezzel szemben a kovalens kötést tartalmazó anyagoknál, a kovalens kötés irányított jellegénél fogva az atom- vagy ionrádiusz nem gömbszimmetrikus. Érdemes megemlíteni, hogy az atom- és ionrádiusz értéke nagyban függ attól, hogy milyen környezetben (koordinációban) helyezkednek el a kristályrácsban. Minél több közvetlen szomszédja van az atomnak/ionnak (más szóval minél nagyobb koordinációs számuk), annál nagyobb méretűek. Koordináció és koordinációs szám A kristályrácsokban az atomok, ionok és molekulák a legstabilabb szerkezet felépítésére törekednek. Így a rácsban minden atom a nagyobb stabilitás elérése céljából igyekszik annyi közvetlen szomszéddal körülvenni magát, amennyire lehetséges. Ha csak a geometriai szempontokat vesszük figyelembe, akkor a koordinációs számot (a közvetlen szomszédok számát) a központi atom/ion és a szomszédos atomok/ionok rádiuszainak hányadosa határozza meg. Minél nagyobb a kation- és az anion rádiuszának hányadosa, annál nagyobb a koordinációs szám.

Rádiusz-hányados Koordinációs szám Elrendeződési geometria <0,155 2 Lineáris 0,155 3 Síkbeli háromszöges 0,255 4 Tetraéderes 0,414 6 Oktaéderes 0,732 8 Hexaéderes 1,0 12 Kubooktaéderes Egy atom vagy ion közvetlen szomszédainak a száma tehát a koordinációs szám, míg ezek elhelyezkedési módja a centrális atom vagy ion körül a koordináció. A különböző koordinációs számoknak különböző geometriai elrendezés felel meg, s ha az adott koordinációs számmal többféle elrendezés lehetséges, közülük a nagyobb stabilitást jelentőnek a megvalósulása a legvalószínűbb. Közülük az ásványoknál gyakoriságuk miatt kiemelkedik a síkbeli háromszöges (karbonát, nitrát és részben borát anionok), a tetraéderes (szulfát, foszfát és szilikát anionok) és az oktaéderes koordináció (utóbbi roppant sokféle ásványban ismert, így helyezkedik el részben az Al a szilikátok szerkezetében). A koordinációs szám és a koordinációs poliéderek A koordinációt azonban nemcsak a szomszédos atomok/ionok sugarának aránya határozza meg, tehát nemcsak geometriai szempontok érvényesülnek, hanem sokszor figyelembe kell venni a kötésjelleget és a polarizációt is. Ideális ionos kötés esetén (ahol minimális a polarizáció), a koordinációs számot valóban a kation/anion rádiuszának aránya határozza meg. Jelentősebb polarizáció jelenlétében viszont az atomok/ionok nem képesek a sugarak arányának megfelelő szerkezetet felépíteni. Különösen igaz ez a kovalens jellegű kötésekre, hiszen a kötést vegyértékelektronok hozzák létre, ezek száma pedig korlátozott, így pedig korlátozott lesz nemcsak a közvetlen szomszédok száma, de a szomszédok geometriai elrendeződése is. Fémes kötést tartalmazó rácsokban ezzel szemben messzemenően érvényesülnek a geometriai szempontok, ezekben a koordinációs szám magas, legtöbbször 12-es és 8-as. A koordináció megállapítását egy kristályrácsban a kősó rácsának példáján az alábbi animáció mutatja be.

Halit (kősó) kristályrácsa Kék golyók = Na, zöld golyók = Cl. Az ábrán az egyik Na-ion körül feltüntettük az oktaéderes koordinációt. 2. SZOROs ILLEsZKEDÉs KRIsTÁLYRÁCsOKBAN A legtöbb ásvány szerkezetét a gömb alakú ionokból felépülő ún. ionos modell alapján lehet megközelíteni. Mivel a kationok és anionok közötti távolság a lehető legkisebb kell legyen (energiaminimumra való törekvés), ez gömbökkel ábrázolva a mellékelt ábrán látható. Megfigyelhető, hogy az egyik esetben kisebbek a gömbök közötti lyukak/hézagok, ezért ennél az elrendeződésnél jobb az illeszkedés, mint a másiknál. Jó és rossz térkitöltés gömbök között Ha ehhez a réteghez egy újabbat csatlakoztatunk olyan módon, hogy a legszorosabb legyen az illeszkedés a rétegek gömbjei között kétféle elrendeződést kapuk. Mielőtt további rétegekkel növelnénk az eddigi építményt, vessünk egy pillantás a gömbök közötti lyukakra/hézagokra. Ezekből kétfélét találunk. Egyik esetben a lyuk négy gömbbel van körbevéve, ezt nevezzük tetraéderes lyuknak. Két réteg közötti rosszabb térkitöltés tetraéderes lyukakkal De találunk olyan lyukat is, melyet 3-3 gömb vesz körül, 3 az alsó és 3 a felső rétegből, ezt nevezzük oktaéderes lyuknak. Nos, ha a gömbök helyén nagyméretű anionokat, a lyukak/hézagok közepén pedig ezeknél kisebb méretű kationokat képzelünk el, akkor máris előttünk áll egy kation tetraéderes és oktaéderes koordinációja.

Két réteg közötti jobb térkitöltés oktaéderes lyukakkal Építsük tovább a szerkezetet, adjunk további rétegeket eddigi építményünkhöz. Ehhez, mint az alábbi ábrán látható, kétféleképpen sorakozhatnak a 3. réteg gömbjei. Egyik esetben a 3. réteg gömbjei azonos pozícióban vannak az 1. réteg gömbjeivel. Mivel ennél az 1. és 3. réteg azonos orientációjú, minden második rétegnél ismétlődés történik, ezt nevezik ABAB sorakozásnak. Hexagonális legtömöttebb rács ABAB sorakozású rétegei A másik esetben viszont minden 3. réteg mutat azonos orientációt az 1. réteggel, ezért ezt ABCABC sorakozásnak nevezik. Köbös legtömöttebb rács ABCABC sorakozású rétegei A két rétegsorakozás között a szimmetriában van lényeges különbség. Az ABAB sorakozást hexagonális legszorosabb, míg az ABCABC sorakozást köbös legszorosabb illeszkedésnek nevezzük. Ebből a két alaptípusból sokféle ásvány szerkezete levezethető, de legismertebb példáit a fémeknél találjuk. 3. FELADATOK Megoldások: láthatók nem láthatók 1. Milyen kötéstípusnál nem gömbalakú az atom és miért? Megoldás: kovalens kötésnél. Mert az irányítottsága miatt többé-kevésbé eltorzul. 2. Mitől függ az atom- és az ionrádiusz? Megoldás: alapvetően a rendszámtól, illetve a töltések számától. Másodsorban a körülvevő

atomok/ionok számától és elrendezési módjától (koordinációjától). 3. Mit nevezünk koordinációs számnak, illetve koordinációnak? Megoldás: egy atom/ion közvetlen szomszédainak a száma a koordinációs szám, míg ezek elhelyezkedési módja a centrális atom/ion körül a koordináció. 4. Melyek az ásványokban ismert legfontosabb koordinációs típusok, illetve ezeknek mennyi a koordinációs száma? Megoldás: lineáris (2), síkbeli háromszöges (3), tetraéderes (4), oktaéderes (6), hexaéderes (8), kubooktaéderes (12). Digitális Egyetem, Copyright Szakáll Sándor, 2011