Korszerű anyagok és technológiák

Az előadások a következő témára: "Korszerű anyagok és technológiák"— Előadás másolata:

1 Korszerű anyagok és technológiák
A fémes jelleg Korszerű anyagok és technológiák 2016

2

3 használhatjuk a kémiai kötés jellemzésére
Ezek alapján tehát minden elemhez egy szám rendelhető, amelyet elektronegativitásnak nevezünk. Ez a szám jellemzi az adott elem „elektron vonzó képességét”. Ha két különböző elem között kapcsolat létesül (kémiai kötés), akkor ezt a tulajdonságot használhatjuk a kémiai kötés jellemzésére ha XA ≈ XB, és XA, XB > XH,  kovalens kötés (pl. szerves vegyületek, gyémánt, grafit), ha XA>>XB  ionos kötés (pl. NaCl, KCl), ha XA, XB kicsi, XA≈ XB < 1,8–2  fémes kötés.

4 Kovalens kötés - elektronpárok létesítik a kötést (XA, XB ~ ≥ 2,1),
- kohéziós energia nagy (pl.: C, Si, Ge), - irányított jelleg (pl. C-H4).

5

6 A kötések nem tisztán ionos, kovalens vagy fémes, hanem kevert jellegűek is lehetnek:

7 A fémes kötés jellege

8

9 A hőkapacitás és annak hőmérsékletfüggése fémeknél és kerámiáknál
CV T Dulong–Petit-szabály: CV= 3R= 25 Jmol-1K-1 (R= 8,314 Jmol-1K-1) (szilárd testekre, nagy hőmérsékleten) fémes karakter: 3R értéket már kisebb hőmérsékleten megközelítik A különbség oka: az elektronszerkezet, a kémiai kötés különbözősége. C = T + AT3 (T<<200 K) ~NkBT/TF ahol TF=εF/kB szabad elektronok + rács járuléka

10

11 R=R0(1+α(T-T0)) néhány fémre érvényes: α~ 1/273 K-1 forrás: Prohászka

12

13 Wiedemann—Franz-szabály:
n: egységnyi térfogatban lévő töltéshordozók száma e: elektron töltése : ütközési idő m: elektron tömege kB: Boltzmann-állandó Az elektromos vezetőképesség: Az elektronoktól származó hővezetőképesség:

14 Szabad elektron elmélet: Elektrongáz elmélete (Fermi–Dirac-eloszlás):
Az ε energiájú pálya betöltöttségének valószínűségét adja meg. : kémiai potenciál Ha T→ 0K, akkor → εF ahol εF: Fermi-szint. Ha kBT<<(ε-) (nagyenergiás tartomány), akkor Boltzmann-eloszlás:

15

16 Példa: termofeszültség mérése
Seebeck-hatás: S T1 T1+DT A B e f(e) 1 e f(e) 1

17 Példa: termofeszültség mérése
Potenciálkülönbség Melegpont (T1) Minta Hidegpont (T2)

18 Példa: termofeszültség mérése
forrás: Weltsch Ag47 Cd48 In49 Sn50 Sb51

19

20

21 Milyen a keménysége az elemeknek. Mivel áll ez még összefüggésben
Milyen a keménysége az elemeknek? Mivel áll ez még összefüggésben? Van elektronszerkezeti tényező ebben? Függ a kötéstípusoktól?

22 Milyen a keménysége az elemeknek. Mivel áll ez még összefüggésben
Milyen a keménysége az elemeknek? Mivel áll ez még összefüggésben? Van elektronszerkezeti tényező ebben? Függ a kötéstípusoktól? Az elemek keménysége a periódusos rendszerben elfoglalt helyük, illetve a különböző elektronszerkezetük (vegyérték-elektronok) függvényében.

23 Az elemek olvadáspontja a periódusos rendszerben elfoglalt helyük, illetve a különböző elektronszerkezetük (vegyérték-elektronok) függvényében.