Kiinteän olomuodon kemiaa Flashcards
Miten kidetyypit jaotellaan?
Kovalenttisen kiteet
Ionikiteet
Metallikiteet
Atomi- ja molekyylikiteet
Mitä ovat kovalenttiset kiteet?
Jatkuva rakenne, jossa atomit ovat sitoutuneet kovalenttisin sidoksin
Sidokset ovat suuntautuneita atomien hybridisaation mukaisesti
Pienempi koordinaatioluku kuin ioni- ja metallikiteissä
esim. Timantti, grafiitti, pii, SiO2 (kvartsi)
Mitä ovat ionikiteet?
Sidokset eivät ole suuntautuneista
Rakenne määräytyy ionien varausten ja koon perusteella
Esim. NaCl, CsCl, CaF2
Mitä ovat metallikiteet?
Sidokset eivät ole suuntautuneita.
Kationit säännällisessä’ rakenteessa, jota ympäröi ja pitää koossa vapaat elöektronit
Mitä ovat atomi- ja molekyylikiteet?
Rakenteessa yksittäisiä atomeja tai molekyylejä
Voimia: Londonin dispersiovoima, dipoli-dipoli-voima, vetysidokset
>heikkoja>alhaiset sulamispisteet
Mitkä ovat A-tyypin rakenteet?
Kiteessä kaikki atomit tai molekyylit ovat samanlaisia
Voidaan olettaa, että ovat molekyylit ovat kovia palloja, joiden halkaisija on d ja lähimmät naapurit ovat etäisyydellä d
Miten kiderakennetta kuvataan?
Kiderakenne koostuu
- Kanta
- Toistuva rakenneyksikkö, yksinkertasimmillaan atomi
- Hila
- Toistokaavio, eli pisterakenne, joka osoittaa, miten kanta toistuu rakenteessa
- Alkeiskoppi
- Avaruushilan pienin osa, jota toistamalla hila voidaan tuottaa, mikä vastaa mahdollisimman hyvin kiteen symmetriaa
- vastaa yhdisteen stoikiometriaa
Mikä yksinkertainen kuutiollinen rakenne (sc)?
kukin atomi kontaktissa naapurinsa kanssa
Koordinaatioluku 6
Kukin hilapiste kuuluu 8 alkeiskoppiin
Alkeiskopissa 1 atomi
Alkeiskopin tilavuus d3
Alkeiskopin tilavuudesta käytetty 0,52
KUVA
Mikä tilakeskeinen kuutiollinen rakenne (bcc)?
Kukin atomi oon kontaktissa naapurinsa kanssa
Kukin hilapistekuuluu 8 alkeiskoppiin?
Koordinaatioluku on 8
Alkeiskopissa 2 atomia
Alkeiskopin tilavuus on d3
Alkeiskopin tilavuudesta on käytetty 0,68
KUVA
Mikä on heksagonaalinen tiivein pakkaus (hcp)?
Heksalieriön sisään jää kolme kantaa toisesta heksalieriöstä
Kukin atomi on kontaktissa 12 naapurinsa kanssa
Koordinaatioluku on 12
Alkeiskopin tilavuudesta on käytetty 0,74
KUVA
Mikä on kuutiollinen tiivein pakkaus (ccp/fcc)?
Kukin atomi on kontaktissa 12 naapurin kanssa
Koordinaatioluku on 12
Alkeiskopin tilavuudest aon käytetty 0,74
KUVA
Mitä eroja on erilaisissa Bravaishiloissa?
Sidoskulmat:
kuutiollissa rakenteissa kaikki kulmat ovat 90 astetta, kun heksagonaalisessa sidoskulmia ovat 120, 60 ja 90
Mitä tarkoitetaan ABn-rakenteella?
Kiteen kanta koostuu eri aineista esimerkiksi ioneista
Miten AB1 -rakenteita kuvataan?
Suurempi ioni eli anioni muodostaa A-tyypin hilan ja kationit asettuvat hilan koloihin.
Minkälaisia koloja on AB1 -rakenteessa?
Kuutiollisia
Oktaedrisia
Tetraedrisia
Trigonaalisia
Miten ionien suhteellinen koko määrää syntyvän rakenteen?
Mitä suurempi kokoero, sitä pienempään koloon kationi mahtuu.
r+/r- > 0,7 ► Kuutiollinen kolo sc:ssa
0,4 < r+/r- < 0,7 ► Oktaedrinen kolo bcc/fcc:ssa
0,2 < r+/r- < 0,4 ► Teraedrinen kolo bcc/fcc:ssa
0,1 < r+/r- < 0,7 ►Trigonaalinen kolo
Mitä tarkoitetaan kationin ideaalikoolla?
Kun kationi on koloon oikean kokoinen, se on kosketuksissa anionien kanssa ja anionit ovat kosketuksissa toisiinsa
Kationi voi olla ideaalikokoaan suurempi, mutta ei pienempi.
On siis mahdollista, että anionit eivät kosketa toisiaan.
Mikä on AaBb - rakenteissa koordinaatiolukujen suhde?
a*CN(A) = b*CN(B)
Mikä on hilaenergia ja mitä siitä voi päätellä?
Hilaenergia U on se energian muutos reaktiossa, jossa äärettömän kaukana olevat molekyylit tuodaan yhteen järjestäyneeksi kiteeksi.
U on aina negatiivinen, joten reaktiossa vapautuu energiaa.
Hilaenergia kertoo hilan stabiilisuudesta ja siitä voidaan ennustaa termistä stabiilisuutta ja liukoisuutta.
Mitä ionien kokoero kertoo kiinteän yhdisteen stabiilisuudesta?
Kun kationi on pieni (ja anioni suuri), kiinteä yhdiste hajoaa helpommin.
Mitä suurempi suhteellinen muutos kationin ja anionin välille syntyy, sitä helpommin yhdiste hajoaa.
Mitä ionien kokoero kertoo ioniyhdisteiden liukoisuudesta?
Ionien kokoero suosii yhdisteen liukenemista veteen. Mitä suurempi hilaenergia, sitä niukkaliukoisempi yhdiste on.
Liukenemisentalpia korreloi katioinien ja anionnien hydratoitumisentalpioiden kanssa.
Miten hilaenergia määritellään kokeellisesti?
Eiv oida määrittää suoraan, mutta Entalpian muutos on sama reitistä riippumatta. Määritetään Born-Haber-syklillä.
Miten hilaenergia määritellään teoreettisesti?
Laskemalla Coulombin energia ja repulsio termi yhteen. Coulombin energiaa laskettaessa tulee tietää kiderakenne.
Mikä on repulsiotermi?
Miten suuresti partikkelit hylkivät toisiaan.
Erep = B/rn
missä B on vakio, r etäisyys?, n Bornin eksponentti (5-12)
Mikä on Madelungin vakio?
Madelungin vakio ottaa huomioon ionien kiderakenteen Coulombin energiaa laskettaessa.
Mikä on Bornin eksponentti, miten se kasvaa ja miten se vaikuttaa hilaenenrgiaan?
Bornin eksponentti on repulsiotermin eksponenttitekijä. Se on kationin ja anionin keskiarvo. Se kasvaa elektronikuorten kasvaessa.
Mitä suurempi Bornin eksponetti sitä lyhyempi kantama.
Suurempi n, “pienempi” Erep, suurempi (neg) hilaeneergia U
Mikä on Born- Lande yhtälö?
Se etäisyys r0, jossa hilaenergialla on minimi
Mitkä tekijät vaikuttavat hilaenergiaan?
Ionien varaukset
Ionien välinen etäisyys
(mitä pienemmät ionit, sitä suurempi (negatiivisesti) U0)
Rakenne
Millaiset hilat ovat stabiileimpia?
Samankokoset ionit ja 1:1-stoikiometriset hilat.
Miten teoreettinen ja kokeellinen hilaenergia poikkeavat toisistaan ja miksi?
Kokeellinen hilaenergia voi olla 4-6 % teoreettista suurempi.
Erot tulevat merkittävimmiksi kovalenttisen luonteen lisääntyessä, kun EN-ero on pienempimpi kuin 1,5
