無機元素化学.ppt

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时间:2020-07-28

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1、無機元素化学無機化合物の構造と特性との関係を理解する積層コンデンサ同じサイズで大容量化が可能構造の概要積層コンデンサ積層コンデンサの断面図単層コンデンサの断面図問題:電極面積がS(m2)、単板の厚さが5t(m)である場合の単層コンデンサの容量がC(F)であるとする。この時、同じ材料を用いて作製した積層コンデンサ(5層)の容量(F)は?単層の場合電極面積:S1層の厚さ:t電極面積:S厚さ:5tp.2の(1)式C=AS/t主なセラミックス(固体の無機化合物)Al2O3(基板)TiO2(光触媒)SiO2(ガラス)SnO2(透明電極)・・・結晶構造(復習)問1 立方体を描き

2、、立方最密構造と体心立方構造に おける格子点を記しなさい。問2 問1における2種類の立方体の大きさを比べな  さい。問3 問1における2種類の構造の充填率を求めなさ  い。ミラー指数の意味と表し方3次元に広がる結晶中の平面を表す(211)面(100)面(101)面状態図固溶体:化学組成が変化しても、結晶構造が元のまま保たれている固相LSAXBA’B’全域固溶体型状態図AL+S欠陥構造不定比化合物NiO(Ni1-O)一部のNiが欠損ZnO(Zn1+O)ただし、0格子間にZnが存在定比化合物MgOAl2O3フレンケル欠陥とショットキー欠陥格子欠陥の表示法2種類の格

3、子欠陥と固溶体の例格子欠陥表示の記号欠陥の表記法(Kroger-Vinknotation)電子、正孔:e-、h・空孔:V格子間位置:i不純物原子(イオン):MAaba:相対価電子数       (通常状態からの変位)b:位置A:原子記号¨欠陥表記の練習塩化ナトリウムのNaイオン、およびClイオン塩化ナトリウムのNa位置に入っているKイオン塩化ナトリウム中に生成するショトキー欠陥塩化ナトリウム中に生成するフレンケル欠陥NiOのNi位置にあるLiNiOのNi位置にNiがない欠陥欠陥表記の考え方NiOは酸素過剰:Ni1-δOorNiO1+δこの表記の意味は同じ?ZnOは酸素

4、不足:Zn1+δOorZnO1-δこの場合は?いずれも非化学量論組成          (しかし)電荷の総和はゼロ格子欠陥点欠陥空孔格子間原子(イオン)不純物原子(イオン)点欠陥の例ショットキー欠陥フレンケル欠陥化学量論組成と非化学量論組成線欠陥面欠陥体積欠陥       (空孔、粒界など)転移(固相の相転移)温度の上昇につれて結晶構造が変化・SiO2の例:石英(α石英)またはトリジマイト型構造↓(温度上昇)β石英変移型転移:α石英→(容易)β石英再編型転移:α石英→(困難)トリジマイト固溶体の種類置換型固溶体と侵入型固溶体課題侵入型固溶体のひとつである水素吸蔵合金(

5、または水素貯蔵合金)について、その代表的化合物からその用途について調べなさい。固溶体の格子定数ベガード則NiO-MgO系固溶体化合物の格子定数は、組成と同様、端成分のそれらと直線的な関係にある。問題NiOとMgOは共にNaClと同様の結晶構造である。それぞれの化合物の格子定数を求めなさい。また、Ni1/4Mg3/4O、Ni1/2Mg1/2O、およびNi3/4Mg1/4Oなる組成式で表される化合物の格子定数を求めなさい。結晶構造1配位数(陽イオンの周りの陰イオンの数)問イオン結晶における配位数は、4、6、8などと様々  である。このように配位数が異なる理由を推察し  な

6、さい。(ヒント:イオンの大きさを考える)結晶構造2ペロブスカイト型化合物問1 2種類のイオンの結合強度を求めなさい。また、これら  の結合強度と酸素イオンの価数との関係を述べなさい。問2 立方晶ペロブスカイト型構造を有する金属酸化物(例  えば、BaTiO3)において、2種類の陽イオンと酸素イオン  との間になりたつ関係式を導き出しなさい。問1の解答結合強度について考える黄色(B)の周りには酸素イオンが6個結合強度:+4/6青色(A)の周りには酸素イオンが12個   結合強度:+2/12赤の陰イオンの周りには、青が4個、黄色が2個結合強度が+2/12の青が4個結合強度

7、が+4/6の黄色が2個8/12+8/6=2酸素の価数問2の解答2(rB+rO)=rA+rOを導く立方体の1辺の長さ:1√赤線の長さ:2(rB+rO)白線の長さ:2(rA+rO)面の対角線の長さ:2中心を通る対角線の長さ:3√√白線の長さ/赤線の長さ=2/1√結晶構造3スピネル型化合物(教科書p.29の図1.26から、スピネル構造中の配位について理解する)問 スピネル型構造を有する金属酸化物(例えば、ZnFe2O4)の単位格子中に存在する2種類の陽イオン    と酸素イオンの数を求めなさい。問 逆スピネル型が多い理由を考察しなさい。結晶構造4ダイヤモン

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