Лекция (29) (1097152)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

«Химия твердого тела»1Химия твердого тела-структуры, дефекты-гетерофазные реакции, фазовые переходы-состав-структура-микроструктура-свойства-конструкционные, функциональные материалы(проводники, изоляторы, полупроводники,сверхпроводники, суперионные проводники,ферромагнетики, колоссальная магнеторезистивность,светоизлучающие элементы, биоматериалы,катализаторы, фотонные кристаллы...)Квантовая химияОбщая химияНЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯФизическая химияТермодинамика Кинетика("мертвые системы")термохимияэлектрохимияфотохимиясонохимиямагнетохимия...(время)Аналитическая химияОрганическаяхимия (С)БиохимияВМСпредсказание возможного направленияреакций и конечного результата химическоговзаимодействия2Бертоллиды.Как контролировать свойства?ДальтонидыБертоллидыФизикохимическийанализНиколайСеменовичКурнаков(1860-1941)Клод ЛуиБертолле(1748 - 1822)непрерывный составсмеси, а не индивидыНаправлениехимическихреакций определяется массой,свойствамиреагентовиусловиями реакции.

Составпродуктов должен изменятьсянепрерывно, т. е. бытьпеременным.1801 - 1808 г.г.Жозеф-ЛуиПруст(1754 - 1826)Джон Дальтон(1766-1844)Закон кратныхсоотношений.Закон постоянствасостава: состав независит от способаполучения3ИнтеркалятыZrCrH6.5 Cl2 * 46 H2OFd3ma=4.697ÅZrCr2H3.54Вюстит«Односторонняя», «высокотемпературная»фаза «FeO» (идеального состава не существует,фаза неустойчива при комнатной температуре)5Точечные дефекты1’, 1” – вакансии,1 – дефект по Шоттки,2 – собственныймеждоузельный атом,3 – дефект поФренкелю,4 – дефект замещения,5 – дефект внедрения,6 – гетеровалентноезамещение,7 – антиструктурныедефекты6Лишь в гипотетическом, абсолютно химически чистом идеальном кристалле существуетбесконечная решетка из строго периодически расположенных в пространстве атомов, которыенаходятся в покое в своих равновесных положениях (0К).Реальный кристалл ограничен гранями и содержит точечные и протяженные дефекты.Дефекты (от лат.

defectus — недостаток, изъян) – нарушения периодичности кристаллическойструктуры.0D, 1D, 2D, 3D дефекты, собственные и примеси, равновесные и неравновесные“Кристаллы как люди: именно несовершенства делают ихинтересными” (Colin Humphreys). Большинство свойств материаловопределяются дефектами (искусственно введенными: полупроводники,суперионные проводники, ВТСП).7Т/д т/ф процессовСвободная энергиялабильнаясистемасамопроизвольныйНЕсамопроизвольныйметастабильноеравновесиеравновесие- Фактор времени- Зависимостьот пути перехода- Дефекты, «составструктура-свойства»Разные формыматериаловИзменение системы8Свойства9Сравнение определенийЭлемент – совокупность атомовВещество – соединение химических элементов определенного составаФаза - совокупности всех гомогенных частей гетерогенной системы спостоянным составом и свойствами, отделенной от других частей системымежфазными границами.Материал – вещество, обладающее свойствами, которые предопределяютто или иное его практическое применение.

(акад. И.В.Тананаев)Состав + агрегатное состояние (газ, жидкость, твердое) + аллотропия (различныемолекулярные формы элемента) + полиморфизм (различные кристаллические формывещества одного и того же состава) + дефекты.Лишь в гипотетическом, абсолютно химически чистом идеальном кристалле существуетбесконечная решетка из строго периодически расположенных в пространстве атомов, которыенаходятся в покое в своих равновесных положениях.Совершенный кристалл – кристалл, в котором (дополнительно) существуют термическиеколебания атомов.Реальный кристалл ограничен гранями и содержит точечные и протяженные дефекты.Дефекты (от лат. defectus — недостаток, изъян) – нарушения периодичности кристаллическойструктуры. Помимо статических дефектов, существуют отклонения от идеальной решётки другогорода, связанные с тепловыми колебаниями частиц, составляющих решётку (динамическиедефекты).10Сложные оксидыВТСП купраты КМС-манганиты Каркасные манганиты BiMeVOxФерратыТитанаты, цирконатыФосфатыКобальтитыПниктиды (супрамолек.)11Легирование полупроводников«разрыхляющие»AO – MO – зоныP(Si)=PSix = PSi+e’B(Si)=BSix = BSi’+h«связывающие»12электролюминесценция – постоянное или переменное электрическое полекатодолюминесценция – катодные лучи или пучки электронов достаточнойэнергиирентгенолюминесценция - рентгеновские лучирадиолюминесценция – радиоактивные препаратытриболюминесценция – трение (сахар, флюорит)термолюминесценция – нагрев (кварц, флюорит)хемолюминесценция – химическая реакция (люминол, синглетныйкислород)фотолюминесценция - под действием фотоновпо длительности свечения tt ≤ 10-8 сt ~ минуты, часыфлуоресценцияфосфоресценция(нарушение мультиплетности)метаборная кислота и флуоресцеинКвантовый выход – отношение числа испускаемых фотонов к числупоглощаемых (м.б.

>1!)13Энергетические уровни14Лампы дневного света15ЛазерыLight Amplification by Stimulated Emission of Radiation(усиление света стимулированным испусканием излучения)Длительное пребываниеактивных центров ввозбужденном состоянии «инверсная заселенность»Когерентное испускание фотонасвета активными центрами• Квантовость• Когерентность• Монохроматичность• Направленность• Яркость• Длительность импульса• Мощность генерации• Поляризованность16Использование лазеров17“Кейворит”Шарантигравитации«Первые людиНа Луне»18РЗЭ-бариевые купратыCu3+O2Магнитная левитация (ISTEC)19Открытие ВТСПЕ.В.Антипов, С.Н.Путилин и др.:Hg-ВТСПTc ~ 4+130 K“химическая”J.G.Bednorz, K.A.MullerNobel Prize 1987эволюцияKamerling Onnes:Жидкий He, “плохой металл” HgTc ~ 4 K20Особенности твердых электролитовОтличие от жидких электролитов: твердые электролиты представляютсобой вещества, промежуточные по структуре и свойствам междунормальными кристаллическими твердыми телами с регулярнойтрехмерной структурой, построенной из «неподвижных» атомов илиионов, и жидкими электролитами, не имеющими регулярнойструктуры, но обладающими подвижными ионами.21NaCl, дефекты по ШотткиSпл.(NaCl)=24Дж/мол*К~βα AgJ (14.5 Дж/моль*К,«плавление» подрешетки серебра)+α AgJ L (11.3 Дж/моль*К,разупорядочнение J-)AgCl, дефекты по ФренкелюДиффузия,миграция...22+-Na аккумуляторы-кислородные сенсоры-топливные ячейки(кислород- и протонпроводящие твердыеэлектролиты дляводородной энергетики)* 3d – элемент, смешанная ст.ок.* Структурные плоскости, каналы* Подвижные ионы Li+, «H+» (O2-, F-)* Нестехиометрия23Биомиметика24ГидроксилапатитOHPzxyO CaP63 /m a = 9.422 Åc = 6.880 ÅCa10-x(HPO4)x(PO4)6-x(OH)2-xИзменение состава - биосовместимость25ПересыщениеПересыщение () =(р-ра - насыщ.

р-ра)/насыщ. р-ра= f(переохлаждения)(степень отклонения отравновесного состояния)1. изменение температуры (обычно - охлаждение)2. изменение состава раствора (обычно – испарениерастворителя или добавление «высаливателя», а такжеизменение ионной силы и pH)3. кристаллизация при химической реакции26Гомогенное зародышеобразованиеg – разность мольных свободныхэнергий фаз,v – молярный объем кристалла,- удельная поверхностнаяэнергияGn – энергия образованиязародыша,r*n – радиус критическогозародыша27Самоогранка кристалла28ИзумрудыКварцH2OАлмазы (Троицк)29Дигидрофосфат калияВискеры SnO2SnO2 – химический сенсор30рост переохлаждения (движущая сила)на поверхности зародышарост вязкости,кинетические затрудненияКинетикав объеме, большая Ea31Кинетика твердофазных реакцийСкорость ~ площадьповерхностиконтакта ()формаповерхностиактивностьреагентовсоотношение-Т, диффузии и-УЗ, сонохимия кинетики-микроволны-механохимия32Помол-формование-спекание(керамика)Мельница планетарного типаАагрегаты субмикронных частицспеканиеформование«зерна»+перешейки+поры33Методы химической гомогенизации34Сублимационная сушка35Пиролиз аэрозолей7500С9500СNO2Капля нитратногораствораH2OОксидно-солевыеполыемикросферы36Гидротермальная обработкаTiO2,контроль рНвода150-2500СhνUVTiO2h+e-OHOHH2OH2OTi4+O2CO2HO237Золь-гель методРаствор солей металловОбразование хелатных комплексов металлов cмногофункциональными органическими кислотамиРеакция полимеризации с многоатомными спиртамиТермическое разложениеПолучение материалов38MOCVDОсаждение из паровой фазы с использованиемлетучих металлорганических соединений39Основная литература- А.Вест.

Химия твердого тела. М.: Мир,1988, т.1,2.- Ю.Д.Третьяков, Х.Лепис. Химия итехнология твердофазных материалов. М.:МГУ, 1985.- О.Уайэтт, Д.Дью-Хьюз, Металлы.Керамики. Полимеры., М.: Атомиздат, 1979- У.Д.Кингери. Введение в керамику. М.: Издво лит-ры по строительству, 1967, 494 с.40.

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов лекций