Kristályos anyagok Kristály: atomok olyan rendeződése, amelyben a mintázat a tér három irányában periodikusan ismétlődik. amorf vs. mikrokristályos, kristályos.

Az előadások a következő témára: "Kristályos anyagok Kristály: atomok olyan rendeződése, amelyben a mintázat a tér három irányában periodikusan ismétlődik. amorf vs. mikrokristályos, kristályos."— Előadás másolata:

1 Kristályos anyagok Kristály: atomok olyan rendeződése, amelyben a mintázat a tér három irányában periodikusan ismétlődik. amorf vs. mikrokristályos, kristályos anyagok Elemi cella: az az egység, amelynek eltolásaival felépíthető a teljes kristályrács.

2 Kristályos anyagok Bravais-cellák
köbös tetragonális ortorombos hexagonális trigonális monoklin 4 féle elemi cella: P: primitív, I: tércentrált, C: bázislapon centrált, F: lapcentrált 7 kristályrendszer → 14 féle Bravais-cella triklin

3

4 Fémek szerkezete Szoros illeszkedésű fémrács.
Egy atomnak 12 szomszédja van. (12-es koordináció) Hexagonális szerkezet: pl. Zn, Mg, Ti Lapcentrált köbös szerkezet: pl. Ag, Au, Al, Cu, Pt, Ni, Pb, Ca

5 Fémek szerkezete Tércentrált köbös fémrács.
Egy atomnak 8 közeli és 6 távolabbi szomszédja van. (8-as koordináció) pl. Li, Na, K, Cr, Fe, W (nemesgázok molekularácsa) A vas megmunkálása, izzítás: tércentrált köbös → lapcentrált átalakulás

6 Fémek szerkezete Polimorfia: ugyanaz a vegyület különböző kristályszerkezetet vehet fel. Elemek esetén ezeket egymás allotróp módosulatainak nevezzük. Ón b-Sn tércentrált köbös fémes a-Sn tetragonális gyémántrács félvezető (laza szerkezet, 13ºC alatt, ónpestis)

7 Ionrácsos anyagok 8-as koordináció
Kb. azonos méretű kation és anion: CsCl-típusú rács

8 Ionrácsos anyagok 6-os koordináció
Kisebb méretű a kation, mint az anion: NaCl-típusú rács

9 Ionrácsos anyagok 4-es koordináció
Jóval kisebb méretű a kation, mint az anion: ZnS szerkezet (szfalerit)

10 Atomrácsos anyagok kvarckristály (SiO2) gyémántkristály üveg
amorf szerkezet

11 (Felületi, akár királis
Atomrácsos anyagok Zeolitok: [SinAlmO2(m+n)]m „molekulasziták” Katalizátorok (Felületi, akár királis katalízis)

12 Molekularácsos anyagok
Kén Jód

13 A grafit molekularács atomrács

14 Önszerveződés és kristályok tervezése
szupramolekuláris kémia intermolekuláris és ionos kölcsönhatások

15 koleszterikus (királis)
Folyadékkristályok nematikus fázis szmektikus fázis koleszterikus (királis) fázis

16 Folyadékkristályok – LCD kijelzők
koleszterikus (királis) fázis (polarizált fény síkját elforgatja) zöld fény fehér fény polarizációs szűrők (merőleges állasban) színszűrők (kék, zöld, piros) külső elektromos tér megszűnik a királis fázis → nem forgat nincs fény

17 Polimerek szerkezete Kisebb, ismétlődő egységekből (monomerek) felépülő láncszerű molekulák: pl.műanyagok, DNS A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A homopolimer A-B-A-B-A-B-A-B-A-B-A alternáló kopolimer A-B-B-B-A-B-A-A-B-A-B véletlenszerű kopolimer A-A-A-A-B-B-B-B-A-A-A blokk kopolimer lineáris amorf elágazó térhálós szemikristályos

18 Polimerek szerkezete Rugalmas polimerek A kaucsuk vulkanizálása hő kén
poliizoprén (kaucsuk) kén hő gumi

19 fém/üveg/kerámia/grafitszál
Kompozitok fém/üveg/kerámia/grafitszál és polimer

20 Dendrimerek fraktál-szerkezetű polimerek nanotechnológia

21 Nanotechnológia Mesterséges és …. … természetes nanomotorok

22 Folyadékok szerkezete
Párkorrelációs függvény (megtalálási valószínűség vs. távolság) víz rendezetlen, dinamikusan változó szerkezet jég

23 Oldatok ionos vegyületek oldódása vízben „hasonló a hasonlóban” elv
hidrofób (szerves) hidrofil (vizes) fluorofil (fluoros) fázisok

24 Tenzidek szerves fázis micella vizes fázis

25 Sejtmembránok

26 Koronaéterek hidrofób burok hidrofil
Charles J. Pedersen (19041989) Donald James Cram (19192001) Jean-Marie Lehn (1939–) 1987-es Kémiai Nobel-díj hidrofil (adott méretű) üreg Felhasználás: pl. ionszelektív elektródok, ionok beoldása szerves oldószerbe (pl. KMnO4 – oxidálószer)

27 Ciklodextrinek Felhasználás: pl. gyógyszerek bevitele a szervezetbe
(vízoldhatóság növelése)

28 Kolloid rendszerek Homogén vs Heterogén- többfázisú (durva diszperz) rendszerek Átmenet: Kolloid rendszerek, melyben a diszperz részecskéinek mérete kb. 1 és 200 nm közé esik → nagy fajlagos felület, ugyanakkor viszonylag stabil diszperzió (kapcs. jelenségek: szedimentáció, koaguláció, reverzibilis és irreverzibilis kisózás) Diszpergált anyag mérete szerint: mono- vagy polidiszperz Anyaga szerint: - makromolekuláris (pl. tojásfehérje) - asszociációs kolloidok (pl. tenzidek micellái) - diszperziós (pl. AgCl csapadék, tengerszemekben a mészkő)

29 Kolloid rendszerek Faraday aranyszolja Faraday Múzeum, London

30 Tyndall-effektus (fényszóródás): Smaragd tó (Kanada)

31 nagy fajlagos felületű anyagok
Aerogélek legkisebb sűrűségű, nagy fajlagos felületű anyagok (szilárd habok) „fagyott füst”

32 Kolloidok tisztítása Dialízis Ultracentrifugálás (+ ozmózis jelensége)
rotátor szedimentáció („ülepedés”) polidiszperz kolloid

33 Kolloidok vizsgálata Zsigmondy Richárd (1865 – 1929)
1925 Kémiai Nobel-díj Tyndall-jelenség alkalmazása „a kolloid oldatok heterogén természetének bizonyításáért és az ultramikroszkóp feltalálásáért”

34 Szupramolekuláris kémia, nanotechnológia:
Kálmán Erika: A delhi vasoszloptól a molekuláris építészetig - Új perspektívák a kémiában Zrínyi Miklós: A 21. század anyagai: az intelligens anyagok