Лекция (8) (Ю.Л. Словохотов - Кристаллохимия (презентации лекций))
Описание файла
Файл "Лекция (8)" внутри архива находится в папке "Ю.Л. Словохотов - Кристаллохимия (презентации лекций)". PDF-файл из архива "Ю.Л. Словохотов - Кристаллохимия (презентации лекций)", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "кристаллохимия" из 7 семестр, которые можно найти в файловом архиве МГУ им. Ломоносова. Не смотря на прямую связь этого архива с МГУ им. Ломоносова, его также можно найти и в других разделах. .
Просмотр PDF-файла онлайн
Текст из PDF
химфак МГУ, весна 2017Строение кристаллических веществи материаловКристаллические структурыпростых веществ.II. Неметаллы (окончание)Кристаллические структуры неметалловполимерныеBeГПУHHeмолекулярныеBCNOFNeAlSiPSClArGeAsSeBrKrInSnSbискаж.КПУPbBiTlГПУКПУTeIXePoAtRnКПУGaискаж.«промежуточные» одноатомныеэлементыКремний, германий, олово1/2Алмазоподобныекубические модификации3/41/41/2СSiGeSn1.542.342.442.80X–X, Å5.21.10.670.081/2E, эВдиэлектрикполупроводникполупроводникузкозонныйполупроводник3/41/41/2Si, p>120 кбар,Ge, p>110 кбар –тетрагональные, тип Sn,металлич. проводимостьSn (белое олово, металл):сжатие Sn вдоль с, Sn–Sn 3.02( 4)+3.18( 2) ÅF d 3 m → I 41/amdплотность: Sn 5.75 г/см3, Sn 7.31 г/см3Sn метастабильно ниже 13 оС,фазовый переход → : «оловянная чума»(автокаталитический процесс)Pb: металл, ГЦК (КПУ)ЭлементC гр.
Siк.ч.3(+2) 4плотн. г/cм3 2.22.3тПЛ, oC~4800 1415Ge45.3938Sn4+27.3232Pb1211.3327Фосфорбелый: метастабиленP4 (RT) I 43m ( Mn) ротационнаяфаза, P4 P 1, упорядочен, мол-лыР4 по искаженному ОЦК-мотиву ( Pu)красный: стабилен,аморфный, фрагменты цепочекфиолетового фосфораnфиолетовый (фосфор Гитторфа): перекристаллизацией красного Риз жидкого Pb или Bi; моноклинный, связанные скрещенные «трубки»... – Р2 – Р8 – Р9 – Р2 – ....; волокнистый (2005 г.): триклинный,параллельные связанные «трубки» ...
– Р2 – Р8 – Р9 – Р2 – ...черный: стабилен, Cmce, Z=8,складчатые двойные слои ...АВАВ...из «кресел» (2 проекции)>50 кбар:тип -As>100 кбар:ПК (тип Po)Мышьяк, сурьма, висмутжелтый мышьяк: ротационная фаза, молекулы As4серый мышьяк ( As): R 3m, гофрир. слои, ...АВСАВС...X−X, Åсурьма, 1 бар: тип As> 50 кбар: тип Po>280 кбар: ОЦКPAsSbBi2.222.512.873.10X...X, Å X...X/X−X3.593.153.373.471.621.251.171.12висмут, 1 бар: тип As, но близок к Ро, к.ч. 3+3 (см. табл.)черный фосфор: полупроводникAs, Sb, Bi: металлическая электропроводностьКристаллическая сурьмаSb–Sb 2.961Å 3 + 3.287Å 3 (1.17)Модификации серыS8: (орто)ромбическая,стабильна при T<96 0СFddd, Z=16(молекулы в позициях 2)S8: моноклинная,P21/a, Z=6 (1, 1)стабильна при 113<Т<125 0СМолекула S8: «корона», 82m (D4d)жидк.ромбич.м.газ-S8: разупорядоченные молекулыв позициях 1Другие модификации серы−+ −+−+S6: ромбоэдрическая сера, R 3, Z=3++++−−−−−−−−+ − + + − + + − + + − + S – S : аллотропные модификации620(кристаллы из циклических молекул Sm)−+ −+−+Молекулярные кристаллы S20полимерная сера: 30 кбар, 400 оСБесконечные цепочки S : пластическая сера (аморфн.),волокнистая сера (кристаллич.)Селен, теллур, полоний1/6Серый селен,«металлический» теллур:изоморфные кристаллы,цепочки Se , Te вокруг осей 311/3простр.
группа P 3121Красный селен: моноклинный,P21/c, молекулы Se8S8Se8серый SeTeX−X, Å2.042.342.372.84X...X, Å3.373.353.443.50X...X/X−X1.651.431.451.23Po: ПК, к.ч. 6,Po–Po 3.34 ÅФазовые переходы 1-го рода в жидкостяхПереход полупроводник-металл в жидком SeВ.В.Бражкин, конф.«Новые подходы в дизайнематериалов», Москва, 2014Фазовый переход в жидком фосфореВ.А.Алексеев, А.А.Андреев,М.В.Садовский,Усп. физ. наук, 132, 47 (1980)Простейшие ван-дер-ваальсовы кристаллыИнертные газы: шаровые упаковки атомовНе (1.7K, 30 бар): ГПУ, Р63 /mmc, Z=2, a=3.65 , c= 5.95 Å c/a = 1.629Ne – Xe: ГЦК, F m 3 m, Hp: ГПУ, ОЦКПри 1.38 Мбар твердый Xe (ГПУ) переходит из полупроводника в металл1 ГПа = 10 кбарДвухатомные молекулыH2 (4 K, 1 бар): ГПУ, a=3.78, c=6.17 Å T<1.5 K, КПУ, a=5.21 Å Rэфф.
1.9 ÅN2 (50 K, 1 бар): P63/mmc, Z=2, a=4.04, c=6.63 Å1/2Н2: ротационная мезофаза, «ГПУ»(«квантовый кристалл»)H2-II, H2-III фазы высокого давленияМеталлический водород: р > 4.5 Мбар?При р=3.2 Мбар водород не проводитэлектрический токУпаковка молекул N2 вN2: T < 21 KP a 3, Z=4N2: 21K < T < 63 KP63/mmc, Z=2разупорядоченазотеДифрактограммы изотипных кристаллических веществ1208Cu K1= 1.5406 ÅN2 (20 K)604P a 3, a=5.644 Ǻ02530354045505560903Cu K1= 1.5406 ÅCO2 (100 K)452P a 3, a=5.624 Ǻ02530354045505560Плоскости е в структурном типе Cl2(Cmce, Z=4)b1/21/21/201/2плоскость a+ плоскость bплоскость е = a, bcплоскость е перпендикулярнак плоскости рисунка+−+−+−+−+−+−+−+плоскость е параллельнаплоскости рисункаГеометрическое подобие галлия и хлора1/21/2Ga, Тпл= 30 оСпр.
гр. Cmce, Z=8к.ч. = 1 + 61/22.47 Å 2.70 – 2.79 Å1/2Cl2, Тпл= −101 оС, Ткип= −34 оСпр. гр. Cmce, Z=4к.ч. = 1 + 10(1.98 Ǻ, 3.3 – 3.7 Å)позиции атомов Ga –как в структурном типе Cl2 !Простые вещества под высоким давлениемэлементр, кбар / типр, кбар / типр, кбар / типр, кбар / типSi>120Sn>110Sn>80ОЦТ>160ПГ>850ПГ>450ОЦК>380Cmce, Z=16> 1 МбарCmce, Z=16>420ГПУ>1.6 МбарГПУ>50As>250ПК>50ПК>100ПК>480монокл.>80монокл.>1.03 Мбарнесоразм.>970ОЦК>86тетрагон.>30 (400 oC)Se>280орторомб. C>60орторомб. C>850орторомб. C>600Po>110Po>1.6 МбарPo>1.4 МбарОЦК>270ОЦКGeSnPAsSbSSeTeр, кбар /тип>800ГЦКba>1.4 МбарПГ>2.6 МбарОЦК>280ОЦКCa, 320 кбар: ОЦК – ПК; Sr, 270 кбар: ОЦК – тип -Sn.«самоинтеркалированная» Нр-фаза:Si, Ge, Se; K, Rb, CsNa, 1.8 Мбар:прозрачныйдиэлектрикФазы высокого давления иодаУ.
Мюллер, Структурнаянеорганическая химия, с.148I. Тип Cl2II. «Тип Ga», металлическаяэлектропроводность.III. ОЦТ, металлIV. ГЦК, металлV. Несоразмерномодулированная фазаM.I.Eremets, et al. Electrical Conductivity of Xenon at Megabar PressuresPhys. Rev. Lett., 2000, 85(13), 2797-2800При р>1.55 Мбар, Т>300 Kксенон приобретаетметаллическуюпроводимость,оставаясь прозрачнымв видимом светеобразец Xe в ячейкевысокого давленияМотивы расположения атомов в неметаллахГруппы элементов-аналоговМотивCNOF0DфуллереныN2, P4, As4O2, Sn, Se8X2 (X=F,Cl,Br,I)1Dнанотрубки,карбинфосфорГитторфа2Dи3Dграфитволокнистая сера;серый Se; Teчерный Р,серый As; Sb−−Po−пластическая сера(цепочки)−алмаз (Si, Ge, Sn), фазы P и Asлонсдейлит высокого давленияаморфныесажакрасный Р−Невалентные контакты Х...Х в неметаллахCl2Br2I2X−X, Å X...XX...X X...X / X−Xв слое межсл.1.983.323.741.682.273.313.991.462.673.504.271.31S8Se8серый SeTePAsSbBiX−X, ÅX...X X...X / X−X2.042.342.372.843.373.353.443.50X−X, ÅX...X X...X / X−X2.222.512.873.103.593.153.373.471.651.431.451.231.621.251.171.12усилениеневалентныхвзаимодействийдля тяжелыхэлементовв подгруппеДисперсионные силы в неметаллах500LiNaТемпература плавления, К400I2KRb300CsBr2Cl2200Xe100H2F2HeArNe00Kr10203040Атомный номер5060Энергия ионизации и атомные радиусыНеNе2000Ar1500KrXеHgZn1000500LiNaInRbK0CdGa RbKNa0Tl2.52.0Th1.51.00.5IBrCl-1000FrGa-500НTlLuCsCsInLiRnF102030405060атомный номер708090100радиус атома, Апотенциал илнизации, кдж/моль2500Атомные радиусы неметаллов, Åковалентные (Х–Х)B0.80C0.77Si1.17Ge1.22Sn1.40N0.70P1.10As1.21Sb1.41O0.66S1.04Se1.17Te1.37H0.37F0.64Cl0.99Br1.14I1.33Rвдв ≈ Rков + 0.8 Åван-дер-ваальсовыРадиус, Åпо Полингупо Бонди1по Роланду и Тейлору2Cпо Полингупо Бондипо Роланду и Тейлорупо Полингупо Бондипо Роланду и Тейлорупо Полингупо Бондипо Роланду и Тейлорупо Полингупо Бондипо Роланду и Тейлору1 A.Bondi,J.
Phys. Chem., 1964, 68, 441;Элемент21.701.75Si2.10N1.51.551.61P1.91.80As2.01.85O1.401.521.56S1.851.801.79Se2.001.90Te2.202.06H1.201.201.10F1.351.471.44Cl1.801.751.74Br1.951.831.85I2.151.982.00He1.22*1.40Ne1.60*1.54Ar1.92*1.88Kr1.98*2.02Xe2.18*2.16R.S.Rowland,; R.Taylor,, J. Phys. Chem. 1996,, 100 , 7384.
