Докторант
  1. Неорганическая химия  1.1. Координационная химия  1.1.1. Теория поля лигандов  1.1.2. Теория кристаллического поля  1.1.3. Теория молекулярных орбиталей для координационных соединений  1.1.4. Устойчивость координационных соединений  1.1.5. Электронные спектры координационных соединений  1.1.6. Изомерия в координационных соединениях  1.1.7. Кинетика и механизм координационных реакций  1.2. Органометаллическая химия  1.2.1. Металлокарбонилы  1.2.2. Металлические алкилы и арилы  1.2.3. Карбены Фишера и Шрока  1.2.4. Оксидативное присоединение и восстановительное элиминирование  1.2.5. Металлические гидриды  1.2.6. Катализ с помощью металлоорганических соединений  1.2.7. Металлоцены и сэндвич-комплексы  1.2.8. Активация CH  1.3. Химия твердых тел  1.3.1. Кристаллические структуры и решетки  1.3.2. Теория зон и электрические свойства  1.3.3. Дефекты в кристалле  1.3.4. Синтез твердых материалов  1.3.5. Магнитные и оптические свойства твердых тел  1.3.6. Сверхпроводимость  1.3.7. Ионика твердого состояния  1.4. Био-неорганическая химия  1.4.1. Металлопротеины и ферменты  1.4.2. Транспорт и хранение ионов металлов  1.4.3. Роль металлов в медицине  1.4.4. Катализ, вдохновленный биологией  1.4.5. Взаимодействия металлов с ДНК  1.4.6. Metal Complexes in Medical Science  1.5. Лантаноиды и актиноиды  1.5.1. Электронная конфигурация и степени окисления в лантаноидах и актиноидах  1.5.2. Спектральные и магнитные свойства в лантанидах и актиноидах  1.5.3. Разделение и извлечение лантаноидов и актинойдов  1.5.4. Координационная химия элементов f-блока  1.6. Химия главной группы  1.6.1. Химия соединений бора  1.6.2. Химия соединений кремния и германия  1.6.3. Химия соединений фосфора и серы  1.6.4. Органосиликатная химия  1.6.5. Химия инертных газов
  2. Органическая химия  2.1. Механизм реакции  2.1.1. Реакции нуклеофильного замещения  2.1.2. Электрофильные реакции присоединения и замещения  2.1.3. Реакции элиминирования  2.1.4. Реакции перегруппировки  2.1.5. Радикальные реакции  2.1.6. Перициклические реакции  2.1.7. Фотохимические реакции  2.2. Стереохимия  2.2.1. Хиральность и оптическая активность  2.2.2. Структурный анализ  2.2.3. Стереоэлектронные эффекты  2.2.4. Асимметричный синтез  2.2.5. Динамическая стереохимия  2.3. Органометаллическая химия в органическом синтезе  2.3.1. Органолитиевые и органомагниевые реагенты  2.3.2. Реакции сопряжения, катализируемые переходными металлами  2.3.3. Реакции, катализируемые палладием  2.3.4. Олефиновый метатезис  2.3.5. Катализ золота и серебра  2.4. Химия природных продуктов  2.4.1. Алкалоиды и терпеноида  2.4.2. Стероиды и флавоноиды  2.4.3. Полный синтез природных соединений  2.4.4. Биосинтез природных продуктов  2.5. Супрамолекулярная химия  2.5.1. Химия "хозяин-гость"  2.5.2. Самосборка и молекулярное распознавание  2.5.3. Супрамолекулярный катализа  2.5.4. Молекулярные машины
  3. Физическая химия  3.1. Термодинамика  3.1.1. Законы термодинамики  3.1.2. Химический потенциал и равновесие  3.1.3. Статистическая термодинамика  3.1.4. Неравновесная термодинамика  3.2. Квантовая химия  3.2.1. Уравнение Шрёдингера и его применения  3.2.2. Теория молекулярных орбиталей  3.2.3. Теория функционала плотности  3.2.4. Методы пост-Хартри–Фока  3.3. Химическая кинетика  3.3.1. Теория скорости реакции  3.3.2. Механизм и законы скорости  3.3.3. Катализ и кинетика ферментов  3.3.4. Динамика реакций  3.4. Спектроскопия и молекулярная структура  3.4.1. Инфракрасная спектроскопия  3.4.2. УФ-видимая спектроскопия  3.4.3. Спектроскопия ядерного магнитного резонанса  3.4.4. Масс-спектрометрия  3.4.5. Раманская спектроскопия  3.5. Поверхностная и коллоидная химия  3.5.1. Адсорбция и катализм  3.5.2. ПАВ и мицеллы  3.5.3. Коллоидная стабильность  3.5.4. Наноматериалы и интерфейсы
  4. Аналитическая химия  4.1. Хроматография  4.1.1. Газовая хроматография  4.1.2. Высокоэффективная жидкостная хроматография  4.1.3. Thin Layer Chromatography  4.1.4. Ионная хроматография  4.2. Электроаналитические методы  4.2.1. Вольтамметрия и Полярография  4.2.2. Кондуктометрия и потенциометрия  4.2.3. Кулонометрия  4.3. Спектроскопические методы  4.3.1. Атомно-абсорбционная спектроскопия  4.3.2. Флуоресцентная спектроскопия  4.3.3. Рентгеновская дифракция  4.3.4. Спектроскопия электронного парамагнитного резонанса  4.4. Хемометрика  4.4.1. Обработка данных и статистические методы  4.4.2. Мультдисциплинарный анализ  4.4.3. Машинное обучение в аналитической химии
  5. Теоретическая и вычислительная химия  5.1. Молекулярное динамическое моделирование  5.2. Методы квантовой химии  5.3. Компьютерное проектирование лекарств  5.4. Машинное обучение в химии  5.5. Аб иницио молекулярная динамика
  6. Биофизика и медицинская химия  6.1. Открытие и разработка лекарств  6.2. Кинетика ферментов и ингибирование  6.3. Подход к химической биологии  6.4. Взаимодействия белок-лиганд  6.5. Биоортогональная химия
  7. Химия материалов  7.1. Химия полимеров  7.1.1. Механизм полимеризации  7.1.2. Функциональные полимеры  7.1.3. Биоразлагаемые полимеры  7.1.4. Проводящие и полупроводниковые полимеры  7.2. Нанохимия  7.2.1. Наночастицы и наноструктуры  7.2.2. Наноматериалы на основе углерода  7.2.3. Квантовые точки  7.3. Энергетическая и экологическая химия  7.3.1. Battery and Fuel Cell Chemistry  7.3.2. Зеленая химия и устойчивые материалы  7.3.3. Фотокатализ

Докторант → Неорганическая химия ↓


Химия твердых тел


Химия твердых тел, также известная как химия материалов, изучает синтез, структуру и свойства твердых веществ. Эта область химии находится на пересечении химии, физики и инженерии и включает в себя изучение того, как атомная и молекулярная структура твердых тел соотносится с их макроскопическими свойствами.

Основы химии твердых тел

Твердое состояние относится к состоянию вещества, в котором атомы или молекулы расположены в фиксированной структуре. В отличие от газов или жидкостей, атомы в твердых телах имеют фиксированные позиции относительно друг друга, хотя они могут вибрировать около этих фиксированных точек. Это фиксированное отношение приводит к жесткости твердых тел.

Твердые тела в основном классифицируются на две категории:

  • Кристаллические твердые тела: Имеют упорядоченное, повторяющееся расположение атомов на больших расстояниях. Примеры включают NaCl (поваренная соль) и алмазы.
  • Аморфные твердые тела: Не имеют дальнего порядка в структуре. Примеры включают стекло и многие полимеры.

Кристаллическая структура

Расположение атомов в кристаллических твердых телах называется кристаллической структурой. Понимание кристаллической структуры важно в химии твердых тел, потому что это помогает объяснить многие свойства и поведение твердой материи.

Основные термины, относящиеся к кристаллической структуре, включают:

  • Элементарная ячейка: Наименьшая повторяющаяся единица кристаллической решетки, которая может собраться, чтобы воссоздать полную структуру.
  • Решетка: Регулярное геометрическое расположение точек в кристаллическом пространстве.
  • Координационное число: Количество атомов, непосредственно окружающих данный атом в кристалле.

Изобразительный пример: Кубическая решетка

Типы кристаллических систем

Семь кристаллических систем обеспечивают классификацию на основании возможной симметрии и размеров элементарных ячеек:

  • Куб
  • Квадрат
  • Ортогональная
  • Гексагональная
  • Тригональная
  • Моноклинная
  • Триклинная

Пример кубической системы

В кубической кристаллической системе все три кромки элементарной ячейки (a, b, c) равны, и углы между этими кромками по 90 градусов. Классическим примером кубической симметрии является структура хлорида натрия (NaCl).

Электронные свойства

В химии твердых тел электронные свойства очень важны. Природа связи и расположение атомов влияют на то, как электроны распределяются в твердом веществе. Некоторые свойства для рассмотрения:

  • Проводимость: Насколько легко электроны могут перемещаться через материал.
  • Запрещенная зона: Разница в энергии между валентной зоной и зоной проводимости.
  • Полупроводники: Материалы, имеющие промежуточный уровень электрической проводимости.

Изобразительный пример: Структура зон полупроводника

зона проводимости валентная зона запрещенная зона

Дефекты в твердых телах

В реальных материалах несовершенства или дефекты распространены и играют важную роль в определении свойств материала. Типы дефектов включают:

  • Точечные дефекты: Включают вакансии (отсутствие атомов) и интерстиции (дополнительные атомы в структуре).
  • Линейные дефекты: Также известны как дислокации, возникают вдоль линии в кристаллической решетке.
  • Плоскостные дефекты: Включают возмущения в плоскостях поверхности твердого тела.

Применения химии твердых тел

Химия твердых тел является основополагающей для разработки новых материалов с определенными свойствами и функциями. Некоторые применения включают:

  • Электроника: Понимание полупроводников и изоляторов важно для производства электронных компонентов.
  • Возобновляемая энергия: Разработка материалов для солнечных батарей и аккумуляторов.
  • Структурные материалы: Проектирование материалов с высокой прочностью и долговечностью для строительства и производства.

Направления развития

Будущее химии твердых тел направлено на разработку материалов с оптимизированными свойствами. Прогресс в вычислительной химии позволяет исследователям предсказывать структуру и свойства новых материалов до их искусственного создания.

Заключение

Химия твердых тел играет важную роль в понимании и технологическом применении материалов. Изучая связь между атомной структурой и макроскопическими свойствами, химики могут разрабатывать инновационные материалы для широкого спектра практических применений. По мере того как технологии продолжают развиваться, значение химии твердых тел в продвижении прогресса будет только возрастать.


Докторант → 1.3


U
username
0%
завершено в Докторант

← Предыдущий (1.2.8)
Активация CH
Следующий (1.3.1) →
Кристаллические структуры и решетки

Комментарии 



Химия твердых тел

https://www.chemistryelite.com/phd/1.3?ceal=ru