Upload
others
View
2
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
ČVRSTO STANJE
ČVRSTO STANJE
Najuređenije stanje materije.
Postoje dva oblika čvrstog stanja:
• amorfno stanje nema dobro uređenu strukturu; uređenost
krtakog dometa (parafin, stakla)
• kristalno stanje ima dobro definisanu strukturu; uređenost i
kratkog i dugog dometa (metali, minerali)
FIZIČKE OSOBINE
KRISTALNOG STANJA
• određeni oblik i zapremina (skoro nekompresibilno)
• dobro definisana tačka topljenja i sublimacije
• anizotropija
• polimorfizam
• izomorfizam
FIZIČKE OSOBINE
KRISTALNOG STANJA
• određeni oblik i zapremina (skoro nekompresibilno)
• dobro definisana tačka topljenja i sublimacije
• anizotropija
• polimorfizam
• izomorfizam
ODREĐENI OBLIK I ZAPREMINA
FIZIČKE OSOBINE
KRISTALNOG STANJA
• određeni oblik i zapremina (skoro nekompresibilno)
• dobro definisana tačka topljenja i sublimacije
• anizotropija
• polimorfizam
• izomorfizam
TEMPERATURA
TOPLJENJA I SUBLIMACIJE
Dovedena toplota (podeok na apscisi iznosi 4 kJ)
led led i tečna voda (topljenje)
tečna voda
tečna voda i para
(isparavanje)
vodena para
Te
mpera
tura
(°C
)
FIZIČKE OSOBINE
KRISTALNOG STANJA
• određeni oblik i zapremina (skoro nekompresibilno)
• dobro definisana tačka topljenja i sublimacije
• anizotropija
• polimorfizam
• izomorfizam
ANIZOTROPIJA
FIZIČKE OSOBINE
KRISTALNOG STANJA
• određeni oblik i zapremina (skoro nekompresibilno)
• dobro definisana tačka topljenja i sublimacije
• anizotropija
• polimorfizam
• izomorfizam
POLIMORFIZAM
MoO3
faza 553-673 K i 1 atm ortorombični
faza 553-673 K i 1 atm monoklinični
h faza visoki p i T heksagonalni
MoO3 – II 60 kbar i 973 K monoklinični
FIZIČKE OSOBINE
KRISTALNOG STANJA
• određeni oblik i zapremina (skoro nekompresibilno)
• dobro definisana tačka topljenja i sublimacije
• anizotropija
• polimorfizam
• izomorfizam
IZOMORFIZAM
PbS NaCl
PODELA KRISTALA
(prema prirodi hemijskih veza i međumolekulskih sila)
• jonski
• kovalentni
• metalni
• molekulski
JONSKI KRISTALI
Sastoje se od jona koji se drže elektrostatičkim silama:
• visoke tačke topljenja
• visoke tačke ključanja
• tvrdi i krti
• dobri provodnici
jedinjenje tačka topljenja
(C)
LiF 842
LiCl 614
LiBr 547
LiI 450
CaF2 1360
CaCl2 772
CaBr2 730
CaI2 740
JONSKI KRISTALI (primeri)
KOVALENTNI KRISTALI
Sastoje se od mreže atoma, koji se drže jakim kovalentnim
vezama:
• visoka tačka topljenja
• visoka tačka sublimacije
• veoma tvrdi
• niska električna
provodljivost
(sem ugljenika)
jedinjenje tačka topljenja
(C)
pesak, SiO2 1713
karborundum, SiC 2700
dijamant > 3550
grafit 3652 – 3697
KOVALENTNI KRISTALI (primeri)
dijamant grafit
METALNI KRISTALI
Sastoje se od pozitivnih jona, okruženih elektronima koji su
delokalizovani:
• visoke tačke topljenja
• dobri provodnici jedinjenje tačka topljenja
(C)
Na 98
Pb 328
Al 660
Cu 1083
Fe 1535
W 3410
METALNI KRISTALI (primeri)
MOLEKULSKI KRISTALI
Sastoje se od molekula koji se drže međumolekulskim
silama:
• niske tačke topljenja
• isparljivi
• meki i krti
• izolatori
jedinjenje tačka topljenja
(C)
led 0
amonijak -77,7
benzen, C6H6 5,5
naftalin, C10H8 80,6
benzoeva
kiselina,
C6H5CO2H
122,4
MOLEKULSKI KRISTALI (primeri)
SIMETRIJA KRISTALA
Simetrija kristala – svojstvo da se pri određenim prostornim
premeštanjima podudara sam sa sobom.
Kristal kao telo beskonačnih dimenzija prostorne operacije
simetrije:
• translacija
• rotacija
• refleksija
• inverzija
• njihove kombinacije
SIMETRIJA KRISTALA
Kristal kao telo konačnih dimenzija tačkaste operacije
simetrije:
• rotacija
• refleksija
• inverzija
Elementi simetrije:
• osa simetrije (2, 3, 4, 6)
• ravan simetrije (m)
• centar simetrije (i)
• inverziona obrtna osa simetrije
ELEMENTARNA ĆELIJA
Elementarna ćelija je osnovni paralelopiped određen vektorima
a, b i c, čiji moduli određuju period identičnosti.
a, b, c, , , g – su parametri elementarne ćelije
a
b c
g
čvor rešetke
elementarna ćelija
MILEROVI INDEKSI
KRISTALNA REŠETKA
Kristalna struktura nastaje kada svakom čvoru pridružimo po
jedan strukturni motiv (najmanji broj čestica koje se ponavljaju u
kristalu).
Kristalna rešetka nastaje
pravilnim, beskonačnim
ponavljanjem iste elementarne
ćelije u sva tri koordinatna
pravca u prostoru.
KRISTALNI SISTEMI
KLASE KRISTALA
Podela kristala prema kombinacijama elemenata simetrije koje
su moguće u svakom sistemu: postoje 32 kombinacije
elemenata simetrije (klase kristala) u 7 sistema:
• heksagonalni sistem – 7 klasa
• tetragonalni sistem – 7 klasa
• kibni sistem – 5 klasa
• trigonalni sistem – 5 klasa
• ortorombični sistem – 3 klase
• monoklinični sistem – 3 klase
• triklinični sistem – 2 klase
Klasa kojoj kristal pripada se određuje ispitivanjem spoljašnje
simetrije kristala.
KUBNA ELEMENTARNA ĆELIJA
primitivna
kubna
zapreminski
centrirana
kubna
površinski
centirana
kubna
KUBNA ELEMENTARNA ĆELIJA
BROJ ČESTICA PO ĆELIJI
primitivna
kubna
zapreminski
centrirana
kubna
površinski
centirana
kubna
18
18 21
8
18 4
2
16
8
18
PRIMER – NaCl
površinski centrirana kubna struktura
BRAVEOVE REŠETKE
Uzimanjem u obzir i zapreminski centrirane kao i površinski centrirane
elementarne ćelije dolazimo do 14 elementarnih ćelija: Braveove ćelije.
kristalni
sistem
ivice uglovi Braveova
rešetka
simbol
kubni a=b=c ==g=90 primitivna P
kubni a=b=c ==g=90 prostorno cen. I
kubni a=b=c ==g=90 površinski cen. F
tetragonalni a=b≠c ==g=90 primitivna P
tetragonalni a=b≠c ==g=90 prostorno cen. I
rombični a≠b≠c ==g=90 primitivna P
rombični a≠b≠c ==g=90 prostorno cen. I
rombični a≠b≠c ==g=90 cen. na str. C
rombični a≠b≠c ==g=90 površinski cen. F
trigonalni a=b=c ==g≠90 primitivna P
heksagonalni a=b≠c ==90; g120 primitivna P
monoklinični a≠b≠c =g=90≠ primitivna P
monoklinični a≠b≠c =g=90≠ cen. na str. C
triklinični a≠b≠c ≠≠g≠90 primitivna P
PROSTORNE GRUPE
Dodavanjem translacije tačkastim elementima simetrije nastaje
230 prostornih grupa.
Svaki od mogućih rasporeda strukturnih motiva u kristalu moraju
imati simetriju koja odgovara nekoj od 230 kombinacija
simetrijskih operacija.
Za određivanje prostornih grupa potrebno je izvršiti strukturno
ispitivanje kristala.
RENTGENSKA STRUKTURNA ANALIZA
DIFRAKCIJA X-ZRAKA
Bragov uslov:
nd sin2
DIFRAKCIJA (SHEMATSKI PRIKAZ)
DIFRAKTOGRAM
ODREĐIVANJE STRUKTURE
REŠAVANJE STRUKTURE DNK
Rozalind Franklin
je prva iskristalisala
i fotografisala B-DNK.
Photo 51
REŠAVANJE STRUKTURE DNK
REŠAVANJE STRUKTURE DNK
Watson i Crick – hemičari
koji su 1951. kombinovali
informacije sa Photo 51 i
molekulsko modelovanje
kako bi rešili strukturu DNK.
34 Å
3,4 Å
REŠAVANJE STRUKTURE DNK