Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Chemická vazba a termodynamické vlastnosti krystalických látek.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "Chemická vazba a termodynamické vlastnosti krystalických látek."— Transkript prezentace:

1 Chemická vazba a termodynamické vlastnosti krystalických látek

2 Termodynamická data materiálů • Tepelná kapacita – C p (T), T = 298 K … T t - DSC, relativní entalpie (vhazovací kalorimetrie) - odhady (Neumann-Kopp), semiempirické aproximace (D-E - ab-initio výpočet v rámci harmonické aproximace • Slučovací entalpie –  f H° 298 K - kalorimetrie (rozpouštěcí, fázové transformace) - vysokoteplotní rovnovážná data (2. věta) - odhadové metody - kohezní energie - elektronová struktura • Entropie – S° 298 K - nízkoteplotní C p (T) - vysokoteplotní rovnovážná data (3. věta) - odhadové metody

3 Slučovací entalpie  f H° = H° AB – H° A – H° B H = E + PV E = E c + E vib + E el kohezní energie (chemická vazba) celková energie ref.stav: volné e - + volná jádra izolované atomy v základním stavu prvky ve stabilní modifikaci E c = E tot (AB) – E tot (A) – E tot (B) prvky ve stabilní modifikaci

4 Výpočet celkové energie ab-initio DFT Výpočet celkové energie ab-initio – DFT DFT = density functional theory • E tot je funkcionálem elektronové hustoty  (r) • selfkonzistentní  (r) minimalizuje E tot – základní stav výměnně-korelační potenciál – aproximuje se (LDA,GGA) E e-e E n-e E n-n kinetická energie neinteragujícího el.plynu s stejnou  (r)

5 Wien2k - metoda LAPW (APW+lo) Wien2k báze: LAPW nebo APW +lo (zvýšené rovinné vlny + lokální orbitaly) E xc : GGA nebo LDA (general gradient, local density) všechny elektrony, úplný potenciál Struktura (grupa symetrie, mříž. parametry) Polohy a druh atomů - velikost MT- R  - počet k-bodů - E cut, G max, … • E tot • DOS • E F • E(k) • magn.moment • el. hustota • vlnové funkce • „valence“ Elektronová struktura krystalů • poruchy • silové konstanty • elast. konstanty • optic. vlastnosti • X-ray spektra • optimalizace

6 Metoda LAPW (APW+lo) báze: linearizované robinné vlny (LAPW) navýšené rovinné vlny + lokální orbitaly (APW + lo) I MT  MT  rr RR r’r’ rovinné vlny lo LO – semikorové stavy APW LAPW nebo

7 Výpočet E C ab-initio Wien2k Výpočet E C ab-initio – Wien2k NN Test překryvu MT SGROUPSYMMETRY LSTART H  nl = E nl  nl KGEN LAPW0  2 V c = -8  V xc DSTART  V=V c +V xc V LAPW1 [  2 +V]  k = E k  k EkEk kk LAPW2  val =  k  k *  k, E F  val LAPWSO LCORE H  nl = E nl  nl MIXER  new =  old (  val +  cor )  old  new konvergence stop  core ORB LDA+U LAPWDM Matice hustoty V MT

8 Výpočet celkové energie ab-initio DFT Výpočet celkové energie ab-initio – DFT

9 MgO, CaO – kohezní energie ab-initio

10 Oxidy kovů alk. zemin –  f H° ab-initio

11 Oxidy kovů alk. zemin – pásová struktura

12 AnN – kohezní energie a slučovací entalpie N – 2 p      a 1g ) 6 d  EfEf An – 6 d An – 7 s 5 f  An – 5 f

13 ThN, AmN – elektronová struktura (DOS)

14 UN – elektronová struktura (DOS, E-k)

15 ThN – AmN : elektronová hustota ThN AmN

16 Charakter a rozdělení elektronů v AnN AcN ThN PaN UN NpN PuN AmN

17 Poloha pásů ‘5f ’ a ’2p’ AcN ThN PaN UN NpN PuN AmN

18 AnN - kohezní energie AcN ThN PaN UN NpN PuN AmN

19 AnN, An- kohezní energie AnN, An - kohezní energie

20 Slučovací entalpie AnN

21 Elastické vlastnosti B 0 = 181 GPaC 11 =192 GPa C 12 = 175 GPaC 44 = 46 GPa ThN: objemový modul tetragonální distorze trigonální distorze exp: B 0 = 176±15 GPa UN: B 0 = 197 GPa exp: B 0 = 194±2 GPa

22 Kmity mříže – harmonická aproximace

23 MgO – disperze fononů superbuňka – lokální výchylky atomů  Hellmann-Feynmanovi síly   dynamická matice D(  ,k)  sekulární rovnice  D(  ,k) –  2 I   = 0

24 MgO – DOS fononů, C p, S 298 S 298 [J/mol/K] calc exp. 26.9

25 Entropie MgO a BaO S 298 = 27.7 S 298 = 73.7

26 Oxidy kovů alk. zemin - entropie

27 Fononové spektrum UN a UO 2

28

29 Tepelná kapacita UN

30 Tepelná kapacita UO 2

31 ThN – elastické vlastnosti C [m/s][100][110][111] CLCL C T C T CDCD dynamická matice |D(C 11,C 12,C 44,  )|=0 rychlost zvuku C L, C T1, C T2 Anisotropie: C D =1561 m/s = 180 K


Stáhnout ppt "Chemická vazba a termodynamické vlastnosti krystalických látek."

Podobné prezentace


Reklamy Google