Resumo Aula Passada

2. Resumo Aula Passada dispoptic-2013 20130401

3. Apresentação do Armando • Comentário sobre fotopolimerização • Materiais para preenchimento da obturação: compósitos que curam por luz • e ficam endurecidos após exposição entre 400 a 500nm • Fotoiniciador: Quinona de canfora, 468nm, mais catalizadores • aminas (e.g. etil-p-dimetil-aminobenzoato, que aceleram o processo) iniciação • de radicais formados via transferência de prótons e elétrons. dispoptic-2013

4. Resumo anterior • Aplicações de Raio-X • Área Analítica, difração, Lei de Bragg, Fator de Estrutura Geométrico. • Área de Imagem, radiografia • Luz sincrotron • Óptica de raio-x, policapilaridade • Microscopia de raio-x • Laser de raio-x (brandos e duros) dispoptic-2013

5. Sólidos cristalinos • 1.- Estrutura atômica dos cristais • 1.1.-Construindo cristais a partir de átomos • 1.1.1.- átomos sem elétrons de valência • 1.1.2.- átomos com elétrons de valência s • 1.1.3.- átomos com elétrons de valência s e p • 1.1.4.- átomos com elétrons de valência s e d • 1.1.5.- átomos com elétrons de valência s, d e f • 1.1.6.- sólidos com dois tipos de átomos • 1.1.7.- Hidrogênio: um átomo especial com um elétrons de valência s • 1.1.8.- sólidos com muitos tipos de átomos • 2.- Ligações em sólidos • 3.- Elétrons em potencial cristalino • 4.- Estrutura de bandas de cristais • 4.1.- Aproximação de ligação forte • 4.2.- Método de estrutura de banda geral • 4.3 Estrutura de banda de sólidos representativos Desde que vimos como são as diferentes formas dos cristais, vejamos como são formados De ligações a bandas dispoptic-2013

6. Formação de um sólido • Átomos livres • Configuração eletrônica dos átomos • Aproximação dos átomos • Diferentes tipos de forças interatômicas: coulômbica, repulsão, covalente • Formação de bandas de energia • Formação de sólidos • Diferentes tipos de sólidos: metal, isolante, semicondutor dispoptic-2013

7. Diferentes tipos de interações dispoptic-2013

8. Orbitais atômicos s p d dispoptic-2013

9. Diferentes tipos de forças interatômicas Eletrostática ~ 20 kJ/mol van der Waals 0.4 – 4 kJ/mol dispoptic-2013

10. Diferentes tipos de forças interatômicas Hidrogênica 12 – 30 kJ/mol Materiais duros, alto ponto de fusão, diamante, silício, quartzo Covalente ~ 350 kJ/mol Outras forças fracas ou desprezíveis: magnética e gravitacional dispoptic-2013

11. +0.5 E/kJ/mol 0 r/Å 1 2 3 4 5 repulsão -0.5 soma atração Principais tipos de ligações Argon xstal: http://www.webelements.com/argon/crystal_structure_pdb.html • Van der Waals • Iônica • Metálica • Covalente Sodium xstal: http://www.webelements.com/sodium/crystal_structure_pdb.html dispoptic-2013 Carbon xstal; http://www.webelements.com/carbon/crystal_structure_pdb.html

12. Alguns tipos de ligações http://www.chemistry.mcmaster.ca/esam/intro.html dispoptic-2013

13. Num sólido iônico dispoptic-2013

14. Notar a variação de raio iônico dispoptic-2013

15. Formação de bandas dispoptic-2013

16. Átomo de hidrogênio dispoptic-2013 http://www.webelements.com/webelements/scholar/elements/hydrogen/electronic.html

17. Molécula de hidrogênio dispoptic-2013

18. Distribuição de elétrons e energias de OM dispoptic-2013

19. Distribuição de carga homo-heteropolar (ligante) dispoptic-2013

20. Distribuição de carga e distribuição de ligação (anti-ligante) dispoptic-2013

21. Lítio 1s22s dispoptic-2013

22. Formação de bandas de energia, número de estados Átomos de Na (1s22s22p63s) Número atômico 11 N átomos (1023 átomos/cm3) 3 átomos 2 átomos dispoptic-2013

23. Bandas de energia do Na com N átomos Átomos de Na (1s22s22p63s) Número atômico 11 2(2l+1)elétrons 2 = fator de orientação do spin 2l+1 = número de possíveis orientações do momento angular orbital 2(2l+1)N = capacidade de cada banda para N átomos dispoptic-2013

24. Classificação de sólidos • Metal • Semicondutor • Isolante dispoptic-2013

25. Em termos de bandas dispoptic-2013

26. Outra representação Schematic band diagrams for an insulator, a semiconductor, and a metal. dispoptic-2013

27. Formação de bandas de energia a partir dos níveis de energia dos átomos constituintes dispoptic-2013

28. Exemplo configuração banda de energia do Li Lítio 1s22s dispoptic-2013

29. Estrutura de banda de isolante e semicondutor (cristal molecular) dispoptic-2013

30. 1s22s22p2 Bandas de energia de níveis permitidos no diamante dispoptic-2013

31. Teoria de Bandas : duas maneiras • Duas aproximações para encontrar as energias dos elétrons associados com os átomos numa rede periódica. • 1.- Aproximação de elétron ligado (energia de átomos singulares) • Os átomos isolados são reunidos para formar um sólido. • 2.- Aproximação de elétron livre (não ligado) (E = p2/2m) • Elétrons livres modificado por um potencial periódico, i.e. rede de íons. • Ambas as aproximações resultam em níveis de energia agrupados com regiões de energia permitida e proibidas. • Bandas de energia se sobrepõem em metais. • Bandas de energia não se sobrepõem (ou possuem região proibida) para semicondutores e isolantes. dispoptic-2013 Ver Charles Kittel – Introduction to Solid State Physics

32. absorption spectrum, B electronic transitions, A absorption spectrum, B electronic transitions, A A wide range of energies can cause electrons to be excited from the valence band to the conduction band (absorption; figure shows electronic transitions, A, and corresponding absorption spectrum, B). dispoptic-2013

33. absorption spectrum, B electronic transitions, A Excited electrons will drop from the bottom of the conduction band into the top of the valence band with the emission of light with a very narrow band width (emission; figure shows an electronic transition, A, and corresponding emission spectrum, B) dispoptic-2013