Tema 8 -Conductivitat UNY (1) (2016)

Apunte Catalán
Universidad Universidad de Barcelona (UB)
Grado Química - 3º curso
Asignatura Química Inorgànica III
Año del apunte 2016
Páginas 6
Fecha de subida 13/06/2017
Descargas 1
Subido por

Vista previa del texto

TEMA 8: CONDUCTIVITAT 8.1. Conductivitat iònica: Sòlids iònics en general: ions en posicions reticulars fixes. En presencia de vacants o a elevades temperatures els ions poden desplaçar-se per la xarxa.
Electròlits sòlids: conductors iònics ràpids i conductors iònics superiònics. Un dels ions pot moure’s amb facilitat. Per exemple el Na+ en la β-albúmina.
Característiques de la conductivitat iònica: - La conductivitat iònica es troba tèrmicament activada.
𝐸𝑎 ln(𝜎) = ln(𝜎𝑜) − 𝑘𝑇 - Tipus de conductivitat: o Per vacants o Intersticial o Electròlits sòlids Conductivitat iònica per vacants NaCl : el ió mòbil és el Na+, és el més petit.
- Es dóna una vacant intrínseca, defecte de Schottky - El catió no es pot desplaçar més , es desplaça la vacant - Hi ha un transport net de càrrega.
En general, la conductivitat compleix: 𝜎 = 𝐴 · exp(− 𝐸𝑠 + 𝐸𝑚 2 𝑘𝑇 ) On Es és l’energia de formació d’un mol de defectes de Schottky i Em és l’energia d’activació per la migració d’un catió.
La conductivitat pot deure’s a vacants extrínseques: importació de cations de diferent càrrega genera vacants (electroneutralitat) Per tant, si hi ha dos tipus de vacants, existeixen dos règims de conductivitat.
𝜇 = 𝜇𝑜 exp( − 𝐸𝑎 ) 𝑘𝑇 𝑛 = 𝑛𝑒𝑥 + 𝑁 · exp(− Per tant, 𝜎 = 𝑛 · 𝑍𝑒 · 𝜇 𝐸𝑠 ) 2𝑘𝑇 A temperatura baixa, com hi haurà pocs defectes de Schottky, dominen vacants extrínseques.
El numero de vacants extrínseques no varia amb la temperatura, la mobilitat dels ions si.
Conductivitat iònica intersticial AgCl: dominen els defectes de Frenkel. Ions Ag+ intersticials són més mòbils que les vacants.
Existeixen dos possibles mecanismes: - Salt intersticial directe - Mecanisme indirecta d’intersticialitat Electròlits sòlids Compostos en els quals un ió no està confinat en els llocs reticulars, pot moure’s lliurement entre diferents posicions.
Són uns intermedis entre sòlids cristal·lins amb estructures regulars i els electròlits líquids, sense estructura rígida i amb ions mòbils.
Principals exemples: β-alúmina, α-AgI, α-LiSO4 La conductivitat s’activa tèrmicament.
β-Alúmines: - Família de compostos de formula general M2O· nX2O3 - Prototip: β-Alúmina sòlida o Subproducte de la industria del vidre o No és una forma polimòrfica de la alúmina o La conductivitat està associada a l’estructura cristal·lina.
- Espineles: fcc de O. La β-Alúmina es presenta en blocs de espinela.
o Na+ es troba en capes deficients d’O o Al3+ es troba en buits octaèdrics i tetraèdrics Conductors de Ag+: α-AgI: Forma estable per sobre de 146° C - Estructura o bcc de iodurs (2 àtoms por cel·la elemental) o 2 ions Ag+ poden estar en 12 llocs tetraèdrics, - Raigs X: majoritàriament en llocs tetraèdrics.
- Presenta canals d conducció.
- α-AgI només existeix a T > 156° C.
Conductors de Li+ - Li2SO4  la transició de fase es dona a T> 572ºC o Els sulfats substituïts per altres anions, permeten arribar a 40ºC - LiI, LiPON (Lithium Phosphorus Oxynitride) Conductors de H+ - H3O+ β-alúmina - HUO2PO4·4H2O - Zr(HPO4)2 Aplicacions de la conductivitat iònica Bateries de liti - Bateries tradicionals: ió-Li (mòbils, portàtils, vídeos) Es tracta d¡una solució d’electròlit (LiPF6 o LiClO4) en un polímer.
- LiPON: capes primes Bateria Na/S - Utilitza la β-alúmina.
- Alta densitat d’energia - Opera a 300ºC - Es formen polisulfurs/es descarrega la bateria. Procés reversible: aplicant corrent elèctric es recarrega.
Bateries de llarga durada: - Ag / RbAg4I5 / I2 0,65 V - Li / LiI / I2 poliiodurs: (Me4N)I5  Bateries per marcapassos Cèlules de combustible: ZrO2 (SOFC) - Permet mantenir separats H2 i O2.
- Aplicant corrent es pot electrolitzar aigua 8.2. Tipus de materials Conductors Un conductor és un material pel qual pot haver-hi un flux de càrregues elèctriques.
En aplicar una diferència de potencial, es genera un flux elèctric en que els electrons es mouen amb certa facilitat sense descomposar-se químicament.
Aquests electrons es mouen amb gran facilitat degut a que la resistència al pas del corrent és molt baixa.
Materials conductors: Ag, Ca, Au, Al, Fe, Pt, aliatges.
Aïllant Un material aïllant és aquell que no condueix el corrent elèctric, degut a que la resistència al pas del corren es molt elevada.
Material: Plàstic, ceràmica, fusta, vidre, tefló.
Semiconductor Els semiconductors són elements que tenen una conductivitat elèctrica inferior a la d’un conductor metàl·lic però superior a la d’un bon aïllant.
Semiconductor intrínsec: depèn de la temperatura.
Semiconductor extrínsec: depèn de les impureses.
...

Comprar Previsualizar