Los sólidos son interesantísimos!!!!!!

Transcripción

1 Sesión 2

2 Los sólidos son interesantísimos!!!!!! Pero.. Cómo los sintetizo?

3 Qué es necesario para hacer reaccionar un sólido? Tiene que haber difusión de especies a través de los cristales Cociente de difusión Transferencia de Masa Tener cantidades ESTEQUIOMÉTRICAS Superficie de contacto MÁXIMA Manera ideal fase gaseosa 2M n+ Recuerda que en una red iónica, los aniones son generalmente los que forman la celda con empaquetamiento compacto M 2 Y M 2 LY 2 LY L 2n+

4 Flujo de especies Qué determina el flujo? Idealmente: conserva la electroneutralidad Qué pasa entonces? M n Y (s) + LY (s) M n LY (s) Realmente: No hay difusión rápida por: Falta de contacto interfacial Poco espacio intersticial (porosidad)

5 Qué hago para mejorarla? Tener una capa cohesiva elevada Provocar defectos en la estructura cristalina Favorecer la nucleación en las interfases de los planos cristalográficos.

6 La manera más antigua..el método cerámico Moler los reactivos.(aumento de la superficie de contacto, formación de defectos, etc) Calentarlos hasta que reaccionen Ejemplo: Zircon ZrO 2 (s) + SiO 2 (s) ZrSiO 4 (s) nodovisual.net

7 Consideraciones Ventajas El más antiguo El más utilizado Inconvenientes: Tiempo elevado Consumo elevado de energía (hasta 2000 º en horno de resistencia, 3000 ºC arco eléctrico hasta 4000 ºC, láser de CO 2 ) Requieren de material especial en función (crisoles, tubular inertes)

8 Métodos con tubos sellados Para productos: sensibles al aire o al agua Volátiles Tubos de sílica, pyrex, cuarzo (dependiendo del producto) Al vacío o con atmósferas especiales Oxígeno (óxidos con nº oxidación elevado) Ar, N 2, H 2 (Atmósferas reductoras, hidruros, nitruros, carburos) thewaytheballbounces.blogs pot.com

9 Consideraciones Ventajas Evita reacciones de oxidación/hidratación Lo que está adentro es lo que reacciona Compuesto a la carte Inconvenientes: Tiempo generalmente elevado Consumo elevado de energía (hasta 2000 º en horno de resistencia, 3000 ºC arco eléctrico hasta 4000 ºC, láser de CO 2 ) Costo elevado de precursores Presiones elevadas (peligroso)

10 Atmósferas especiales Flujo de la atmósfera (presión baja, pero positiva) Evita productos de oxidación (sensibles) El reactivo puede ser un gas (nitruros, hidruros)

11 Consideraciones Ventajas Evita reacciones de oxidación/hidratación Lo que está adentro es lo que reacciona Compuesto a la carte Inconvenientes: Tiempo generalmente elevado Consumo elevado de energía (hasta 2000 º en horno de resistencia, 3000 ºC arco eléctrico hasta 4000 ºC, láser de CO 2 ) Costo elevado de precursores Consumo considerable del gas de reacción

12 Limitaciones generales? Moler bien el producto no garantiza una superficie de contacto máxima (se llega hasta 0.1 um por molienda) Rendimientos generalmente elevadas y velocidades de reacción bajos Torito: si una celda unitaria tiene 1 nm 3, De cuantas celdas estaremos hablando?

13 Reducción de tamaño de partícula Secado por aspersión (spray drying) Disolución de reactivos, aspersados en una cámara a temperatura elevada Liofilizado Disolución de reactivos, congelación a 77 k, evaporación del disolvente al vacío

14 Método de los precursores Co-precipitación: Mezcla de sales solubles precipitación del precursor obtención del producto A partir de sales (oxalatos, acetatos) Mezcla estequiométrica en sólido obtención del producto

15 Consideraciones Ventajas Evita reacciones de oxidación/hidratación Más eficiente que el método cerámico Precursores generalmente poco costosos Inconvenientes: La estequiometría del producto precipitado no es precisa. También requiere temperaturas elevadas Productos de descomposición peligrosos (tratamiento térmico)

16 Método Sol-Gel Los precursores nunca precipitan (se hace un gel monolítico) Se prepara un sol (dispersión de partículas coloidales) Se deja madurar y se produce un gel Se trata térmicamente para obtener el sólido deseado Se puede obtener en condiciones de presión normales (xerogel) o bien evaporando el disolvente bajo condiciones supercríticas (aerogel)

17 Consideraciones Ventajas Da tamaños de partícula pequeños y área superficial muy elevadas La mayoría no requiere temperaturas elevadas Control de la estequiometría más preciso Desventajas Precursores difíciles de manipular y de costo elevado La formación de gel puede implicar bastantes días Sensibles al ambiente En algunos casos se requieren temperaturas elevadas

18 Mecanosíntesis Molienda de materias primas Aprovecha defectos por deformación del material Mezcla bien los dominios de los componentes Proporciona energía unam bachilleratodeinvestigacion.blogspot.com