Sigara stokiyometrik bileşik - Non-stoichiometric compound
Orantısal olmayan bileşikler olan kimyasal bileşikler , hemen hemen her zaman, katı inorganik bileşikler olan, element oranlar ile temsil edilemez bileşim tamsayı ; En sık bu tür malzemelerde, atomların bazı küçük bir yüzdesi eksik ya da çok fazla atom yoksa mükemmel kafes iş doldurulur.
Daha önce tanımların aksine nonstoikometrik bileşiklerin modern anlayış stokiyometrik karışımlarını homojen olarak görmek değil, kimyasal bileşiklerin . Katı maddeler genel olarak, elektriksel olarak nötr olduğu, kusur ya da farklı bir şarj ile farklı elementlerin atomları ile değiştirilerek oksidasyon durumunu değiştirme yoluyla, katı başka atomların sorumlu bir değişiklik ile telafi edilir. Bir çok metal oksitler ve sülfürler stoikiometrik olmayan örnekler vardır; daha yaygın materyal, formül Fe sahip, stoikiometrik ise, örneğin, nadir stoikiometrik demir (II) oksit, formül FeO sahiptir 0.95 O. görevlisi varyasyonla değişebilir stoikiometrik bileşiklerde denge kusurların türü malzemenin kütle özellikleri. Orantısal olmayan bileşikler, aynı zamanda, çünkü kusurların özel elektrik veya kimyasal özellikler sergiler; atomu eksik olduğunda, örneğin, elektronların daha hızlı bir katı hareket edebilir. Orantısal olmayan bileşikler, kullanım alanına sahip seramik ve süper iletken malzeme ve elektro-kimyasal (örneğin, içinde pil ) sistemi tasarımları.
içindekiler
olay
Demir oksitler
Nonstoichiometry için yaygın olan metal oksitler , metal en yüksek değildir, özellikle oksidasyon durumunda . Örneğin, her ne wüstite ( demir oksit ) ideal bir konuma sahiptir ( stoikiometrik ) Formül FeO, gerçek stokiyometri Fe daha yakın olan 0.95 stoikiometri dışı, Fe oksidasyonu kolaylığı O. yansıtan 2 + Fe için 3+ etkili bir şekilde yerine küçük bir kısmı Fe + 2 , Fe ile üçte ikisi sayısı 3+ . Bu nedenle, her üç "eksik" Fe için + 2 iyonları, kristal iki Fe içerir 3+ yükü dengelemek için iyonları. Stoikiometrik olmayan bileşikten oluşan bileşim, genellikle dar bir aralık içinde kesintisiz bir şekilde değişiklik gösterir. Bu nedenle, wüstite formülü Fe olarak yazılır 1-x , O, x , "ideal" formül sapmayı ifade eder az sayıda (önceki örnekte 0.05) 'dir. Nonstoichiometry hata kabul katı, üç-boyutlu polimerler içinde özellikle önemlidir. Bir dereceye kadar, entropi stoikiometrik olmayan olmak üzere tüm katı maddeler tahrik eder. Ancak pratik amaçlar için terimi, stoikiometri dışı, genellikle, ideal bir bileşimin en az% 1 ölçülebilir malzemeler tarif eder.
Demir sülfürler
Geçiş metallerinin monosülfit genellikle stoikiometrik bulunmaktadır. En belki de bilinen nominal demir (II) sülfat (mineral pirotit bir bileşim Fe ile) 1- X , S ( x 0.2 = 0). Nadir stokiyometrik FeS sonlu üyeyi maden olarak bilinen troilite . Pirotin sayısız sahip olması dikkat çekicidir politipine , simetri (farklılık yani kristalin formları, monoklinik veya altıgen ) ve bileşim (Fe 7 S 8 , Fe 9 S 10 , Fe 11 S 12 ve diğerleri). Bu maddeler, kafes kusurlarının, yani, demir boş varlığından dolayı, her zaman, demir eksikliği bulunmaktadır. Bu kusurlar rağmen, bileşim, çoğunlukla, çok sayıda bir oranı olarak ifade edilir ve kristaller simetri nispeten yüksektir edilir. Bu demir, boş rastgele kristalin dağılmış, ancak bazı normal yapılandırmaları oluşturmaz anlamına gelir. Bu boş kuvvetle pirotin manyetik özelliklerini etkiler: manyetizma boş konsantrasyonu ile artar ve stokiyometrik FeS için yoktur.
paladyum hidrürler
Paladyum hidrit yaklaşık bileşim PDH bir stoikiometrik bir materyal olan , x (0.02 < x <0.58). Bu katı madde, katı madde içinde hidrojen atomlarının hareketliliği sayesinde hidrojen yapar.
Tungsten oksit
Madde olmayan birleştirici olduğu veya formül ise en büyük sayı ile temsil olmadığını belirlemek için bazen zordur. Tungsten oksitler, bu durumu göstermektedir. İdeal malzeme başlayarak tungsten trioksit , tek bir oksijen hafif bozuk olan ilgili malzemeler bir dizi üretir. Bu oksijen eksikliği olan türler, WO olarak tanımlanabilir 3- x , ama aslında formüller W büyük bir ünite hücreleri ile stoikiometrik türlerdir , n , O 3 , n -2 , burada , n = 20, 24, 25, 40. Bu durumda, son türleri W stoikiometrik formülü ile tarif edilebilir 40 O 118 , WO stoikiometrik olmayan açıklama ise, 2,95 oksit boş bir daha rasgele dağılımı anlamına gelir.
Diğer durumlar
Yüksek sıcaklıklarda (1000 ° C) 'de, titanyum sülfürler stoikiometrik olmayan bir dizi bileşik sunuyoruz.
Koordinasyon polimer Prusya mavisi , nominal olarak Fe 7 (CN) 18 ve bunların benzerleri de stokiyometrik olmayan oranlarda oluşturduğu bilinmektedir. Stoikiometrik olmayan fazlar bağlamak için vis-a-vis yetenekleri yararlı özellikler sezyum ve talyum iyonları.
Uygulamalar
oksidasyon kataliz
Birçok yararlı bileşikler reaksiyonlarla üretilen hidrokarbonların ile oksijen , bir dönüşüm katalize metal oksitler ile. İşlem olup, hidrokarbon alt-tabaka, geçici olarak bir pozisyon (veya kusur) üreten bir adımla "kafes" oksijen aktarımı üzerinden çalışır. Bir sonraki adımda, eksik oksijen O ile doldurulan 2 . Bu gibi katalizörler, stokiyometrik olmayan fazı oluşturmak için, metal oksit kabiliyetine dayanır. Olayların bir analog dizi de dahil olmak üzere atomu transfer reaksiyonlarının diğer türleri açıklanmaktadır hidrojenasyon ve hidrodesülfürizasyon katı katalizörler ile katalize. Kristallerin yüzeyleri genellikle toplu stokiyometri uymaması: Bu düşünceler de stoikiometri kristallerinin iç tarafından belirlenir gerçeğini vurgulamaktadır. Yüzeylerde karmaşık yapılar "yüzey yeniden" ile tarif edilmektedir.
İyon iletim
Katı atomların göç kuvvetli olmayan stokiyometri ile ilişkili kusurların etkilenir. Bu kusurlu kısımlar atomları ve iyonları için yollar kristaller oluşturan atomların başka şekilde yoğun topluluğu içinden geçirilecek sağlar. Oksijen sensörleri ve katı halde bataryalar oksit boş dayanan iki uygulamalardır. Bir örnek CeO 2 merkezli bir otomotiv egzoz sistemlerinde sensörü. O düşük kısmi basınçlarda 2 , sensör artan hava giriş daha ayrıntılı yanmasının sağlanması için olanak sağlar.
süper iletkenlik
Birçok süper iletkenler orantısal değildir. Örneğin, itriyum, baryum, bakır oksit , muhtemelen en önemli yüksek sıcaklık süper-iletken , formül Y, katı olmayan bir birleştirici olduğu X Ba 2 Cu 3 O 7 x . Süperiletken kritik sıcaklığı tam değerine bağlıdır x . Stokiyometrik türler vardır x = 0, ancak bu değer 1 kadar büyük olabilir.
Tarihçe
Bu çalışmalarıyla ağırlıklı oldu Nikolai Semenovich Kurnakov için Berthollet muhalefeti ve onun öğrencileri Proust'un yasa birçok katı bileşikler için hak var gösterildi. Kurnakov içine stoikiometrik olmayan bileşikler bölünmüş berthollides ve daltonides özellikleri bileşim ya göre monotonik davranış gösterdi bağlı olarak. Terimi berthollide isimler geliyor 1960 yılında IUPAC tarafından kabul edildi Claude Louis Berthollet ve John Dalton 19. yüzyılda maddelerin bileşiminin rakip teoriler savunduğu sırasıyla,. Dalton çoğunlukla "kazandı" olsa da, sonradan Sabit oranlar kanunu önemli istisnalar olduğunu tanındı.
daha fazla okuma
- F. Albert Cotton Geoffrey Wilkinson, Carlos A. Murillo & Manfred Bochmann, 1999, İleri İnorganik Kimya, 6 EDN, s 202, 271, 316, 777, 888 897 ve 1145, New York, NY, ABD..: Wiley-Interscience, ISBN 0471199575 , bakınız [3] , Temmuz 2015 8 erişilebilir.
- Roland Ward, 1963, stoikiometrik Bileşikler , Kimya İlerlemeler dizisi, Vol. 39, Washington, DC, ABD: Amerikan Kimya Derneği, ISBN 9780841222076 , DOI 10,1021 / ba-1964-0039, bakınız [4] 2015 8 Temmuz erişti.
- JS Anderson, 1963, "nonstoichiometry Güncel sorunları (Ch. 1)," stoikiometrik Bileşikler (Roland Ward, Ed.), S. 1-22, Kimya İlerlemeler dizisi, Vol. 39, Washington, DC, ABD: Amerikan Kimya Derneği, ISBN 9780841222076 , DOI 10,1021 / ba-1964-0039.ch001, bkz [5] 2015 8 Temmuz erişti.