Alótropos do S

Alótropos do S

O Enxofre parece ser o elemento com o maior número de alótropos.

Alótropos do S

• Enxofre Rômbico

• Enxofre Prismático

• Enxofre líquido

• Flores de Enxofre

• Enxofre amorfo ou plástico

Catenação do Enxofre

• Grande diversidade de padrões de catenação leva a um grande número de estruturas no estado vapor, líquido e sólido

Enxofre Cristalino

Hábitos cristalinos

Formado pela lentacristalização deenxofre dissolvidoem dimetilbenzenoiniciada acima de96º C

Empacotamentode ciclos S8

Estabilidade Termodinâmica

Níveis de Energia em Átomos

A Energia dos Orbitais no Átomo ou Íon Isolado

Princípio de Aufbau

degenerados

degenerados

degenerados

degenerados

Níveis de Energia em Moléculas

UPRF 8

Diagrama de Energia da Molécula de H2

HA HB

H2

E/eV

E+

E-- +

1

Esta molécula pelo Diagrama abaixo tem S (número quântico total molecular) = 0,

portanto, tem momento de dipolo magnético próximo a zero e é diamagnética. Isto

contrasta com os átomos de H, que têm S=1/2 e são paramagnéticos.

Note que () e () são configurações igualmente possíveis

para a molécula no seu estado fundamental, de menor energia.

1*

A molécula

H2 no seu

estado

fundamental

está num

estado cuja

multiplicidad

e (2S+1) é 1,

portanto, um

estado

eletrônico

molecular do

tipo singlete.

LUMO

HOMO

(HOMO-LUMO)=│ELUMO-EHOMO) │

HF

UPRF 10

52

1s

1s

2s

2p

1s

2s

2p

H F

Estrutura EletrônicaFulurenos

HOMO

Níveis de Energia Sólidos

UPRF 12

Abordagem CLOA para a Teoria de BandasAbordagem Fenomenológica(Intuição Química)

Empacotamento dos estados numa região de energia com o

aumento de funções-de-onda a serem combinadas nas

funções que descreverão os estados de energia no sólido.

Tight-Binding Approach

“Polímero de Hidrogênio”

Visualizando as Funções-de-Bloch

Adrian P. Sutton, The Electronic Structure of Materials.p.57.

Visualizando as Funções-de-Bloch

P.A.Cox, The Electronic Theory and Structure of Solids. Oxford Science Publisher.

Relação entre o comprimento-de-onda () da onda e o vetor-de-onda (k).

Estrutura de BandaBanda s

Totalmente anti-ligante

Totalmente ligante

Três formas diferentes de desenhar a Estrutura de Banda

Estrutura de BandaCLOA de Funções-de-Onda pz

Estrutura de Banda pz estilizada.

Estrutura de BandaLargura da Banda: Influência da distância entre as funções de base hidrogenóides

AB

ABAA

S

HHE

1

BAABBAAB

AAAA

BAAB

EIEIKSdHH

dHH

SdS

Coulomb de integral

HAA =repulsão entre os elétronsHAB= integral de troca

Bandas e a Classificação dos SólidosMetálicos, Semicondutores e Isolantes

Bandas se superpõem

condutor

condutor

F

F

Níveis “atômicos”

Banda proibida“gap”

Banda vazia

Banda preenchida

F

semicondutor ou isolante

Gap relativamente pequeno (~1 eV):semicondutor

gap relativamente grande(several eV):isolante

Banda preenchida

Banda semipreenchida

Estrutura de Banda ReO3

Estrutura de BandaTiO

Densidade de Estados

Semicondutores BináriosGap e Eletronegatividade

Gap em IsolantesSólidos Iônicos

Estrutura Eletrônica de Nanopartículas

Átomo

Vazio

Densidade de Estados / N(E)

Partículas

Sólido Massivo

Preenchido

EF

Energia

= Kubo

Gap

Espaçam

ento entre

os níveis

de

energia

Nanopartículas

Meio-caminho entre

Sólidos e Moléculas

(Clusters)

Condução em Sólidos Iônicos

Resistividade e Condutividade Elétrica das Cerâmicas

totalelétrica aderesistivid

totalelétrica adecondutivid

/1

• Condutividade elétrica é definida como o fluxo de carga por unidade de campo elétrico, sendo dada em S.m-1 (S =Siemens=-1), ou (.cm)-1 .

Alguns Valores de Resistividade

• Cobre 1,7x10-6 ohm.cm

• Tungstênio 5,5x10-6 ohm.cm

• ReO3 2x10-6 ohm.cm

• CrO2 3x10-5 ohm.cm

• Fe3O4 10-2 ohm.cm

• SiC 10 ohm.cm

• Ge (intrínseco) 40

• SiO2 vítrea > 1014 ohm.cm

metais

semicondutores

isolante

Condutividade Elétrica

Condutividade Eletrônica

Condutividade Iônica

Condutividade Elétrica Total

;

seletrônico e iônicos escontrbuint ter pode

material um de totalelétrica adecondutivid a

i itotal

Ou seja, condutividade iônica e eletrônica devido a todos os portadores de carga.

Número de Transferência (t)

total

eletrônicaeletrônica

total

iônicaiônica

t

t

tiônica>>teletrônica condutor iônico

tiônica<< teletrônica condutor eletrônico

tiônica t eletrônica condutor misto

ZrO2

MgO intrínseco e CoO e NiO(tipo p)

MgO dopado com Al3+

Condução Eletrônica

Condução Eletrônica

ticocaracterís relaxação de tempo

carga deportador do mobilidade *

i

i

iiii

lacunaselétronseletrônica

m

e

ezc