metalna veza

Download metalna veza

If you can't read please download the document

Post on 20-Oct-2015

77 views

Category:

Documents

9 download

Embed Size (px)

DESCRIPTION

.

TRANSCRIPT

  • Meumolekulske veze (sile)

  • ionskaNaCl640MgO1000kovalentnaSi450C (dijamant)713metalnaHg68Al324Fe406W849 vodikovaNH335H2O51 van der WaalsAr7.7Cl231Vrsta vezeTvarVezna energija (kJ/mol)

  • Dipolne molekule posjeduju vanjsko elektrino polje (slabije od elektrinog polja iona) koje uzrokuje meusobno privlaenje molekula

  • Sila privlaenja ovisi o dipolnom momentuFdipol-dipol = k 12 / r4

    Sila jako opada s poveanjem udaljenosti

    uslijed dipolnog privlaenja dolazi do stvaranja Van Der Waalsove veze - slabija i od ionske i od kovalentne, a dolazi do izraaja kad je r malen

  • privlane sile postoje izmeu svih vrsta molekula, bez obzira imaju li dipol ili ne

  • Vrste meumolekulnih sila:ion dipoleion inducirani dipol dipol dipol dipol inducirani dipol dispersijske sile djeluju izmeu svih vrsta estica

  • F. London - objanjenje za meumolekulsko privlaenja kod molekula bez trajnog dipolaprema kvantnoj teoriji svaka estica oscilira oko ravnotenog poloaja. Jezgra oscilira obzirom na svoj elektronski oblak - dolazi do trenutane nesimetrine raspodjele pozitivnog i negativnog naboja - nastaje kratkotrajni promjenjiv dipol

    u pojedinom trenutku atom ili molekula mogu sebe trenutno polarizirati, pa u molekuli ili atomu nastaje nestalan - promjenjiv dipol

  • neutralna molekula (npr. H2 ili Br2)

    ilitrenutno moe biti

  • Londonove (disperzijske) privlane sile meu atomima i molekulama - uzrokovane su trenutanim dipolnim karakterom- veza je Van Der Waalsovato je molekula vea, pojava dipolnog momenta je jae izraena

  • u skupini prema dolje raste volumen atoma, raste i veliina molekule, jaaju Van Der Waalsove sile. Najslabije su privlane sile meu molekulama fluora, a najjae meu molekulama joda.F2plinCl2plinBr2tekuinaI2krutina

    jaa veza

  • helij-269neon-246argon-186krypton-152ksenon-108radon -62ElementVrelite/oC

  • Vodikova vezaVeza izmeu molekula unutar kojih je vodik povezan s najelektronegativnijim elementima (F, O, N)

  • Po jakosti izmeu kovalentnih veza i van der Waalsovi sila.Uvjet za stvaranje slobodan elektronski par na jednomod atoma u molekuli.

  • Promotrimo dva spoja jednake empirijske formule, C2H6Oetanolvrelite = 78.5 oCdimetil etervrelite = -24.8 oCKako znamo da postoji vodikova veza?

  • Kako etanol stvara vodikove veze?U -O:H vezi zajedniki elektronski par nalazi se uz elektronegativniji kisikov atom. Proton pkazuje izraziti afinitet za slobodni elektronski par kisikovog atoma u drugoj molekuli etanola.OH veza je polarna, a molekula etanola je dipol (slino kao kod vode).

  • Sparivanje baza

  • Metalna veza

  • Svojstva metala: velika elektrina i toplinska vodljivostmetalni sjajkovkosttermika emisijafotoelektrini efektSvojstva zahtijevaju prisutnost slobodnih elektrona u kristalnim reetkama metalaTeorija slobodnog elektronaTeorija elektronske vrpceMetalna veza

  • 1928 Somerfeld - teorija slobodnog elektrona (teorija elektronskog plina)Elektroni elektronskog plina rasporeeni su u kvantnim nivoimapopunjavanje nivoa dirigira Paulijev princip zabrane (svaki energetski nivo moe primiti dva elektrona suprotnog spina)

  • V0 energija ionizacijeSvaki atom ima energijski zidAtomi su u kristalnoj reetki zbijeni pa se njihovi energijski zidovi stapaju

  • EF energija najvieg popunjenog nivoaPotrebna je mala energija da elektroni preu iz jednog u drugi energijski nivo unutar zidaFermijev nivo - najvii popunjeni energijski nivo u vrpci

  • Fermijev nivo lei znatno ispod energijskog zida, ija je energija jednaka energiji ionizacije V0 Elektroni u blizini Fermijeva nivoa EF lako se apsorpcijom energije pobude i nazivaju se vodljivim elektronimaElektron se moe gibati unutar energijskog zida, To omoguava veliku elektrinu i toplinsku vodljivost metala Ako elektron posjeduje viu energiju od energijskog zida izlazi iz metala

  • Porastom temperature rastu oscilacije atoma, ime se smanjuje sloboda elektrona u metalu. Porastom temperature opada elektrina vodljivost metala (raste otpor).U blizini termodinamike nule mnogi isti metali imaju beskonano mali elektrini otpor i nazivaju se supravodii (supervodii).

  • Teorija elektronske vrpceKovalentna veza u krutim metalima naziva se metalna veza i predstavlja proirenje teorije molekulskih orbitala.Metalni kristali se mogu razmatrati kao "supermolekule" koje sadre mnogo, mnogo atoma atoma na okupu. Oni se dre zajedno delokaliziranim molekulskim orbitalama koje ine sve atomske orbitale u kristalu.

  • Iz odreenog broja atomskih orbitala nastaje isti broj molekulskih orbitala

    Svaka od tih molekulskih orbitala moe primiti po dva elektrona suprotnih spinova

    Umjesto vezujuih i razvezujuih orbitala razliitih energija, delokalizirane molekulske orbitale formiraju vrpcu energetskih nivoa zbog velikog broja atoma u kristalnoj reetki metala

  • Primjer: Li (1s2 2s1)U metalima, nie energetske orbitale u vrpci su obino popunjene elektronima, dok vie energetske orbitale su nepopunjene. U sluaju litija, svaki atom u kristalu donosi jedan valentni elektron i etiri valentne orbitale, vrpca je 1/8 popunjena.

  • Metale karakteriziraju elektronske vrpce koje nisu popunjene Polupopunjenu ili nepopunjenu vrpcu molekulnih orbitala zovemo provodljiva vrpcaIz Fermiove razine elektroni lako preskau u prazne orbitale, tj. u njoj su slabo vezani.Ti elektroni se mogu gibati u krutini i provode strujuMoe doi do preklapanja valentnih i vodljivih elektronskih vrpci - elektroni imaju jo veu slobodu kretanjaPreklapanjem vrpci dolazi do njihovog irenja. Orbitale veeg n jae se preklapaju pa takvi metali bolje sprovode elektrinu struju.

  • Primjer alkalijski i zemnoalkalijski metaliPreklapanje valentnih i vodljivih vrpca u natriju i magneziju ovisno o meuatomskom razmaku u kovini. Crtkane okomice predstavljaju stvarni meuatomski razmak u kovini.

  • Podjela metala 1.valentni elektroni iz s i p orbitala (slabe veze) Metali s electronima u sp-vezama imaju malu kohezivnu energiju. Ove veze su slabe a primjer je mekani natrij (na sobnoj temeraturi ima vrstou maslaca). Magneziju i aluminiju se mehanika vrstoa moe poveati dodatkom drugih kovina (slitine legure). 2.valentni elektroni iz djelomino popunjenih d orbitala (vrste veze) Prijelazne metale karakteriziraju nepopunjene d orbitale koje kovalentnim vezama vrsto veu metalne ione u kristalnu reetku. Kohezivne energije su vee a kovine kao to su titanij, eljezo, volfram i drugi imaju izuzetnu mehaniku vrstou

  • PoluvodiiKrutine u kojima valentni elektroni potpuno popunjavaju dostupne molekularne orbitale ne provode elektrinu struju izolatori.Vrpca popunjena valentnim elektronima je valentna vrpca. Podjela na izolatore i poluvodie ovisi o veliini razmaka izmeu energijskih razina valentne (popunjene) i provodljive ( prazne ili djelomino popunjene) orbitalne vrpce.

  • Shematski prikaz elektronske vrpce istog silicija. Si 1s2 2s2 2p6 3s2 3p2, sva etri valentna elektrona su ukljuena u veze i valentna vrpca je popunjena

  • Si, Geelektrina vodljivost ovisi o temperaturi - niska pri niim temperaturama, a raste pri viim temperaturama

    Porastom temperature raste energija elektrona u valentnoj vrpci raste provodljivost uzrokovana toplinski pobuenim elektronima unutranji poluvodii).

    I fotoni mogu pobuditi elektrone na prijelaz u vodljivu vrpcu fotovodljivost poluvodia.

  • Vanjski poluvodii (poluvodii s neistoama) - njihova vodljivost ovisi o maloj koliini atoma stranih elemenata prisutnih u kristalnoj reetki (1 na 1000000).

  • Si 3s2 3p2As 4s2 4p3Arsen - donor elektronaSilicij n-tip poluvodia (negativni, zbog vika elektrona donorskog atoma)

  • etiri valentna elektrona ukljuena su u veze a peti se slobodno giba u kristalnoj reetci silicija. On lako prelazi u vodljivu vrpcu silicija.Neistoa s vikom elektrona u odnosu na domaina stvara usku vrpcu koja donira elektrone u provodljivu vrpcu i poveava sposobnost poluvodia da provodi elektrinu struju Silicij postaje poluvodi n-vrste (n = negativan naboj provoditelja struje). Primjer vanjskog poluvodia s donorskom neistoom (As u Si).As 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p3

  • Si 3s2 3p2In5s2 5p1Gubitkom valentnog elektrona iz valentne vrpce Si nastaju u valentnoj vrpci pozitivne "upljine" - slobodni enrgetski nivoiSip-tip poluvodiaInakceptor elektrona

  • Primjer vanjskog poluvodia s akceptorskom neistoom (In u Si) In 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 5s2 5p1 Tri valentna elektrona ukljuena su u veze sa Si a etvrtu vezu ini samo elektron Si.Neistoa s manjkom elektrona u odnosu na domaina stvori usku vrpcu koja prima elektrone iz valentne vrpce. In atom je negativno nabijen, a u valentnoj vrpci Si nastaju pozitivno nabijene upljine.Nastale upljine u vrpci su mobilne jer u njih ulaze preostali elektroni, a silicij postaje poluvodi p-vrste (p = pozitivan naboj provoditelja elektrine struje).

  • takvim procesom prijelaza stvaraju se upljine, pa se govori o putovanju upljinaupljine putuju u suprotnom pravcu od gibanja elektrona

  • Uklanjanjem loptice u cijevi je ostala upljina, upljina je zatim popunjena sljedeom lopticom, a upljina se je pomakla desno. Proces se ponavlja do pomaka upljine potpuno na desni kraj cijevi pokazuje smjer gibanja upljine.

  • Prijelazom elektrona iz valencijske vrpce (kovalentna veza) u provodljivu vrpcu oni mogu podravati protok elektrine struje ako je poluvodi spojen na elektrini nap

Recommended

View more >