Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Zastosowanie topologicznej analizy funkcji lokalizacji elektronów (ELF) do badania struktury elektronowej molekuł

Berski Sławomir

Wiadomości Chemiczne

|

2019

|

[Z] 73, 1-2

5--32

EN

In 1990 Becke and Edgecombe proposed a description of electron localisation in atomic and molecular systems based on the formalism of the second-order reduced density matrices in the form of Electron Localisation Function, ELF. In 1994 Silvi and Savin, of Pierre and Marie Curie University in Paris, presented how to describe local electronic structure of chemical bonds and how to classify them based on topological analysis of ELF, thereby used the methodology developed in 1970s by Bader to study the topology of molecular electron density. In 2003 Popelier formulated a capacious methodology: „Quantum Chemical Topology”, which groups under one umbrella all methods of computational quantum chemistry using concepts such as: attractor, basin of attractor, gradient vector field, gradient path, and in 2010 a conference was held, entitled: „Twenty Years ELF” referring to the 20 year period of reserach using the topological analysis of ELF. The author, since 1994 working – in collaboration with Prof. Silvi – on the application of the topological analysis of ELF for elucidation of electronic structure of molecules and mechanism of chemical reactions, discusses the methodology of research and presents example of the results concerning the nature of chemical bonding in molecular systems.

2

The role of mechanical, chemical and physical bonds in metal-ceramic bond strength

Czepułkowska W., Wołowiec-Korecka E., Klimek L.

Archives of Materials Science and Engineering

|

2018

|

Vol. 92, nr 1

5--14

EN

Purpose: A review regarding the mechanisms of metal-ceramic join is presented. Design/methodology/approach: The impact of the air-abrasion parameters on the mechanical bond strength of the ceramic crowns was discussed. The presence of opaque on the chemical bond was analysed. Research of the influence of the difference in the coefficient of thermal expansion values on the metal-ceramic bond was included. The methods of testing the bond strength were analysed. Findings: The metal substructure-dental ceramic bond strength is affected by all types of bond. In bond strength, 3-point bending test and shear test are mainly used. Created samples simulate the ceramic crowns veneered on one side. The role of physical bond on ceramic crowns veneered around metal substructure is unknown. Research limitations/implications: The prosthetic restorations with the ceramic surrounding whole the metal substructure are commonly used. The impact of shrinkage in the cylindrical deposition of the ceramic on metal substructure should be analysed. Practical implications: Numerical analysis and FEM simulation can be helpful in the analysis of the physical bond between the metal substructure and the dental ceramic around it. Originality/value: The impact of the type of the bond to metal-ceramic bond strength is presented, taking into account the cognitive gap in the influence of the coefficient of thermal expansion on the cylindrical placement of ceramic on the substructure.

3

Oxide layers on titanium obtained by anodizing in orthophosphoric acid

Wilk M., Klimek L.

Archives of Materials Science and Engineering

|

2018

|

Vol. 94, nr 1

11--17

EN

Purpose: Titanium is an essential material used in modern dentistry, mostly due to its tissue compatibility. However, there are another physicochemical assets, which can be harnessed. One of these is enhancing the bonding strength of titanium with another materials. In view of the advantageous effect of oxide layers on the bond with the ceramics, an attempt was made at creating oxide layers on samples of commercially pure titanium applied as the material for metal frameworks of prosthetic restorations. Design/methodology/approach: As the research material cylindrical wet grinded commercially pure titanium, Grade II samples were used. The samples were divided into three groups and underwent anodic oxidation in 1 M orthophosphoric acid, with the voltages: 120 V, 160 V, 200 V. After the anodizing process, the samples were subjected to the X-ray diffraction, analysis of the element distribution from the surface towards the inside of the materials using an optical spectrometer, finishing with the tests performed with a scanning microscope to determine the morphology of the obtained layers. Findings: Layers of 0.26 pm to 0.65 pm thick were achieved. The performed studies demonstrated that increasing reaction voltage contributes not only to thickening of the oxide layers but also influences to porosity. The layers obtained in the electrolyte which contained monomolar orthophosphoric acid consist of only one allotropic type of titanium oxide - anatase. The spectrometric tests showed that the content of titanium and oxygen in the layer is not constant, which proves that the formed layer does not have a strictly stoichiometric composition TiO2, but rather TiO2-x. Research limitations/implications: It is necessary to provide the optimal voltage directly related to the employed acid solution to preserve the usable thickness of oxide layers. Too thick (over 1 pm) coating may lead to exfoliating. Contrary, distinctly thin layers present fractures and decrements, accordingly do not veneer entire surface of titanium sample. Originality/value: Usually oxide layers obtained by anodic oxidation are examined paying special attention to tissue integration and usability in implantology. Following paper is focused on bonding titanium with dental ceramics to facilitate process of designing porcelain-fused-to-metal fixed dentures.

4

Zastosowanie topologicznej analizy gęstości elektronowej do opisu oddziaływań niekowalencyjnych

Bankiewicz B., Rybarczyk-Pirek A., Małecka M., Domagała M., Palusiak M.

Wiadomości Chemiczne

|

2014

|

[Z] 68, 5-6

457--486

EN

All atomic and molecular properties are governed by an electron density distribution. Thus, the methods that deal with an analysis of the electron density distribution should have a particular appeal for chemists and help to understand the electron structure of molecules. The Quantum Theory of Atoms in Molecules gives the unique opportunity to have an insight into a region (e.g., an atom) of a given system (e.g. a molecule), delivering partitioning scheme which is defined explicitly within the rigorous quantum theory, from one side, and is applicable for experimentally available set of observables, from the other side. In that way QTAIM delivers a chemist a theoretical tool to study a small part of a molecule only, instead of dealing with the total energy of a whole system. In consequence, QTAIM has become one of the most powerful utilities of modern chemistry, forming a bridge between advanced theoretical and experimental techniques. In particular the properties of the electron density function in the so-called bond critical point (BCP, the (3, -1) saddle point on electron density curvature) seem to be valuable information for chemists, since it was proven in many papers that the chemical bonding can be characterized and classified on the basis of electron density characteristics measured in BCPs . In this review we firstly give a brief introduction to the theory, explaining most basic terms and dependences. In the main part of the review we discuss application of QTAIM in the qualitative and quantitative analysis of several various noncovalent interactions, focusing readers attention on such aspects as classification of interactions and interaction energy assessment. Both theoretical and experimental approaches are taken into account. We also discuss extensions of QTAIM to the analysis of the so called source function – the method which additionally enlarge interpretative possibilities of its parent theory. Finally, we give some examples which perhaps escape a rigorous QTAIM definition of chemical bonding. We acquaint the potential reader with arguments being pro- and against the QTAIM-based deterministic model of a chemical bond.

5

Profesor Edward Gorlich twórca oryginalnych koncepcji naukowych, 1914-2009

Stoch L.

Materiały Ceramiczne

|

2012

|

T. 64, nr 1

142-152

PL

Przypomniano karierę naukową profesora Edwarda Görlicha, dr. honoris causa AGH, oraz przedstawiono informacje o stworzonych przez niego ideach naukowych wyprzedzających aktualny stan wiedzy w różnych dziedzinach. Należą do nich chemia krzemianów, krystalochemiczna koncepcja wiązania chemicznego, natura Wszechświata i rola pełniona w nim przez oddziaływania chemiczne, a także geneza, prehistoria oraz ewolucja ludzkiego języka. Jest autorem nowej koncepcji elektroujemności jako ogólnego parametru natury krystalochemicznej charakteryzującego wiązania chemiczne i oddziaływania chemiczne pomiędzy atomami. Jego elektroujemność (xG) odpowiada efektywnemu ładunkowi jądra atomowego lub kationu Zeff (eV) wyznaczonego z energii jego jonizacji (Iv), zatem xG = Zeffv = v√I'V, gdzie v oznacza wartościowość. Zeffv pozwala wyliczyć parametry charakteryzujące wiązanie pomiędzy dwoma atomami, to jest jego jonowość (iG), lokalizacje L elektronów wiążących (kowalencyjność wiązania) i ekranowanie jądra przez elektrony ρ. Pokazano użyteczność tych parametrów dla określenia mechanizmu reakcji chemicznych w ciałach stałych i ich prognozowania. Krystalochemiczne podejście do procesów chemicznych daje zrozumienie ich pierwotnej przyczyny, którą są oddziaływania międzyatomowe uzupełniające badania metodami termodynamiki chemicznej, zwłaszcza w odniesieniu do stanów nierównowagowych. Jest użyteczna w badaniach złożonych struktur, również amorficznych.

EN

A scientific career of Edward Görlich, professor and dr. h. c. of AGH University of Science and Technology in Kraków was presented and outstanding ideas created by him described. His theories concerning the chemistry of silicates, chemical bonds and electronegativity, nature of the Universe, including chemical interactions in it, and the origin, prehistory and evolution of human languages are described in the paper. He is the author of a new concept of electronegativity as a general crystal-chemical factor characterizing chemical bonds and chemical interactions between the atoms. His electronegativity (xG) corresponds to the effective nuclear charge of an atom or a cation Z(effv), in eV, calculated from the ionization energy (Iv) and xG = Z(effv) = v√I'V , where v is its valence number. Z(effv) value can be used for calculation of the factors characterising the chemical bond binding two atoms, i.e. its ionicity (iG), binding electrons localization factor (L) (covalence of bond), and screening of nuclei by electrons (ρ).Usefulness of the chemical bond characterising parameters for understanding and predicting the mechanisms of chemical reactions in solids is presented. The Görlich crystal-chemical approach is complementary to the thermodynamic analysis of chemical processes, especially in case of metastable states of systems, as informing about the atomic interactions which are a primary reason of everything; it is effective in the study of polycomponent and complex structure solids, including amorphous bodies.

6

O wiązaniu chemicznym inaczej

Nalewajski R.F.

Wiadomości Chemiczne

|

2011

|

[Z] 65, 9-10

729-794

PL

Artykuł podsumowuje alternatywne detektory struktury elektronowej i wiązań chemicznych cząsteczek niedawno sformułowane w ramach teorii informacji (IT). Redystrybucja elektronów towarzysząca tworzeniu wiązań, od wolnych atomów promolekuły (w pozycjach molekularnych) do związanych atomów cząsteczki (AIM), generuje stowarzyszone zmiany w rozkładach alternatywnych miar zawartości informacji w prawdopodobieństwach elektronowych. Te gęstości informacji stanowią czułe próbniki entropowej genezy oraz struktury/krotności wiązań chemicznych. Pokazano, że lokalne zmiany w molekularnej entropii Shannona i utraconej informacji (brakującej entropii) względem odniesienia promolekularnego dostarczają efektywnych narzędzi do wykrywania/lokalizowania wiązań chemicznych i monitorowania zmian w promocji/hybrydyzacji atomów związanych w otoczeniu molekularnym. Gęstość ujemnej nieaddytywnej informacji Fishera w rozdzielczości orbitali atomowych (AO ) podobnie generuje kryterium kontragradiencji (CG) efektywnej lokalizacji obszarów wiążących w układach molekularnych. Przedstawione będą ilustracyjne zastosowania tych nowych narzędzi w eksploracji struktury elektronowej i sieci wiązań chemicznych w wybranych cząsteczkach. Wprowadzona zostanie orbitalna teoria komunikacyjna (OCT) wiązania chemicznego, która może być zastosowana zarówno do rozpoznania sumarycznych/ zlokalizowanych rzędów wiązań jak też ich charakteru kowalencyjno-jonowego. W tym opisie cząsteczka jest treaktowana jako układ informacyjny, w którym propagowane są prawdopopodobieństwa („sygnały”) odpowiednich zdarzeń przynależności elektronów do funkcji bazowych. Ta molekularna sieć komunikacyjna generuje entropowe miary krotności wiązania chemicznego oraz jego komponent, kowalencyjnej (szumu komunikacyjnego) i jonowej (przepływu informacji), zarówno dla cząsteczki jako całości oraz jej fragmentów dwuatomowych. Prawdopodobieństwa warunkowe wyznaczające to rozpraszanie informacji w cząstecze lub jej wybranych fragmentach określa zasada superpozycji stanów mechaniki kwantowej zastosowana do podprzestrzeni wiązań chemicznych cząsteczki wyznaczonej przez jej zajęte orbitale molekularne (MO). Te prawdopodobieństwa są propoporcjonalne do kwadratów odpowiednich elementów macierzy gęstości, w standardowej teorii SCF LCAO MO znanej także pod nazwą macierzy ładunków i rzędów wiązań (CBO), związanych z indeksem Wiberga mierzącym krotność wiązania chemicznego. OCT stosuje typowe dla IT deskryptory rozpraszania prawdopodobieństw elektronowych w sieci komunikacyjnej generowanej przez wiązania chemiczne cząsteczki: średnia entropia warunkowa (molekularnego) „wyjścia” przy zadanym (molekularnym) „wejściu” mierzy szum komunikacyjny kanału na skutek delokalizacji elektronów, tym samym odzwierciedlając (w bitach) kowalencję wiązań chemicznych cząsteczki, podczas gdy komplementarny indeks wzajemnej informacji (promolekularnego) „wejścia” i molekularnego „wyjścia” (informacyjnej przepustowości) kanału wyznacza ich łączną jonowość. Przedstawiona zostanie argumentacja poglądu, że pojęcie wiązania chemicznego obejmuje wszystkie typy wzajemnych zależności między AO użytymi do reprezentacji podprzestrzeni wiązań chemicznych cząsteczki. W takiej uogólnionej perspektywie dddziaływanie między zadaną parą AO w układzie molekularnym obejmuje zarówno źródła bezpośrednie, od konstruktywnej interferencji zadanej pary AO w MO, oraz pośrednie, od uwikłanych zależości między tą parą AO w molekularnej podprzestrzeni wiązań chemicznych poprzez pozostałe funkcje bazy na skutek ich jednoczesnego uczestnictwa we wszystkich wiązaniach chemicznych układu. Tak więc przyczynki pośrednie (poprzez „mostek” orbitalny) uzupełniają znane wkłady bezpośrednie (poprzez „przestrzeń”) w wypadkowych miarach krotności wiązań chemicznych molekuł. Miary tych uwikłanych składowych wiązania chemicznego, realizowanych przez orbitalnych pośredników, można wyznaczyć zarówno w teorii SCF MO, stosując zmodyfikowane indeksy Wiberga, oraz w IT – poprzez entropowe deskryptory pośrednich (kaskadowych) systemów komunikacji. Jawne (bezpośrednie) i uwikłane (pośrednie) zależności między funkcjami bazy w podprzestrzeni wiązań chemicznych cząsteczki można wyrazić przez odpowiednie elementy macierzy CBO. Związane z nimi prawdopodobieństwa warunkowe, definiujące bezpośrednią i mostkową (kaskadową) propagację prawdopodobieństw elektronowych między AO , wyznaczają w ramach OCT odpowiednie deskryptory IT tych oddziaływań. Przedyskutowane zostaną ilustracyjne rezultaty otrzymane z teorii Hückela i obliczeń metodą Hartree-Focka (RHF) dla wybranych układów .-elektronowych oraz ze standardowych obliczeń SCF MO i Kohna-Shama (KS) dla butadienu, benzenu i reprezentacyjnych polimerów. Wypadkowe indeksy wiązań, łączące bezpośrednie i pośrednie przyczynki ich krotności, dają bardziej zrównoważoną perspektywę rozkładu wiązań w porównaniu do bardziej dychotomicznego obrazu wynikającego z oryginalnego ujęcia Wiberga, opartego wyłącznie na składowej bezpośredniej. Przykład liniowych polimerów demonstruje, że w przeciwieństwie do wiązań bezpośrednich, które mogą powstawać jedynie między wzajemnie nakładającymi się orbitalami na stosunkowo niewielkich odległościach, mechanizm pośredni efektywnie wydłuża ten zasięg na dalszych sąsiadów łańcucha polimeru.

EN

Alternative probes of the molecular electronic and bond structure recently derived in the Information-Theory (IT) are surveyed. The electron redistribution accompanying the bond formation, from the (molecularly placed) free atoms of the promolecule to the bonded Atoms-in-Molecules (AIM), generates the associated displacements in alternative measures of the information content of electronic probabilities. It is shown that these information densities represent sensitive probes into the entropic origins and the structure/multiplicity of chemical bonds. Local displacements in the molecular Shannon entropy and the missing information (entropy deficiency) relative to the promolecular reference provide efficient tools for detecting/localizing the chemical bonds and monitoring the promotion/hybridization changes the bonded atoms undergo in the molecular environment. The distribution of the negative non-additive Fisher information in the Atomic Orbital (AO ) resolution similarly generates the "Contra-Gradience" (CG) probe for localizing the bonding regions in molecules. Illustrative applications of these novel IT tools in exploring the electronic structure and patterns of chemical bonds in typical molecules are reported. The Orbital Communication Theory (OCT) of the chemical bond is introduced. It can be used to explore both the the overall/localized bond-orders and their covalent/ionic composition. In this description the molecule is treated as the information system which propagates the probabilities ("signals") of the underlying AO "events" of the electron allocations to basis functions. This molecular communication network generates the entropic measures of the chemical bond multiplicity and its covalent (communication noise) and ionic (information flow) components for both the molecule as a whole and its diatomic fragments. The conditional probabilities of this information scattering throughout the molecule or the subsystems of interest are generated from the superposition principle of quantum mechanics, applied in the bonding subspace of the molecule determined by the system occupied Molecular Orbitals (MO). They are proportional to the squares of the corresponding elements of the first-order density matrix, also known in the standard SCF LCAO MO MO theory as the Charge-and-Bond-Order (CBO) matrix, which are related to the quadratic (Wiberg) index of the chemical bond multiplicity. OCT uses the standard IT descriptors of the molecular information channel to characterize the scattering of electron probabilities throughout the communication network via to the system chemical bonds: the average conditional-entropy of the molecular "output" distribution given the molecular "input" signal measures the channel communication-noise due to electron delocalization and reflects the overall IT-covalency in the molecule, while the complementary descriptor of the network mutual-information (information-capacity) in the promolecular "input" and molecular "output" determines the system IT-ionicity. The diatomic bond multiplicities from OCT reproduce the Wiberg bond-order in diatomic molecules and generate efficient tools for indexing the connectivities between AIM, at the same time providing an adequate representation of the bond differentiation known from intuitive chemical considerations. It is argued that the chemical bond concept embodies all dependencies between AO used to construct the bonding subspace of the molecule. The interaction between the specified pair of AO in the molecule thus exhibits both of the direct and indirect sources: the former results from the constructive interference between the two basis functions, while the latter have their roots in the implicit dependencies between the given basis functions through their dependence upon remaining AO in the molecular bonding subspace, due to their joint participation in the chemical bond system. Therefore, the indirect (through-bridge) contributions complement the familiar direct (through-space) bonds in the resultant pattern of the bond multiplicities in molecules. These implicit bond components, realized via AO intermediates, can be probed using both the "quadratic" bond orders of Wiberg and the associated IT descriptors of the cascade communications between AO . The explicit and implicit dependencies between basis functions in the bonding subspace can be both expressed in terms of the relevant elements of the molecular CBO matrix. The conditional probabilities of the direct and bridge (cascade) propagations of electronic probabilities between AO then determine in OCT the associated IT descriptors of these interactions. Representative results from the Hückel theory for illustrative π-electron systems (benzene, butadiene and linear polyenes) and from the standard Hartree-Fock (RHF) and Kohn-Sham (KS) calculations on butadiene, benzene and selected linear polymers are discussed. The resultant bond indices, combining the direct and indirect multiplicity contributions, are shown to generate a more balanced bonding perspective, compared to that resulting from the direct (Wiberg) bondorder approach. As illustrated for linear polymers, the direct bonding can be realized at relatively short distances, while the indirect mechanism effectively extends this range to more distant neighbors in the polymer chain.

7

Sytuacja krajowego przemysłu nieorganicznego w okresie 1990-2005

Rozwadowski P., Ginalski S.

Chemik

|

2006

|

Vol. 59, nr 3

159-167

PL

Ważną gałęzią przemysłu chemicznego jest przemysł nieorganiczny, który produkuje chemikalia nieorganiczne, tzn. niezawierające wiązań chemicznych typu węgiel - węgiel, oraz nawozy fosforowe i nawozy NPK. Omówiono sytuację najważniejszych produktów nieorganicznych w Polsce na przestrzeni 15 lat, tj. od przejścia Polski w roku 1990 z systemu centralnego planowania do gospodarki rynkowej. Główną uwagę skoncentrowano na omówieniu sytuacji nawozów fosforowych i wieloskładnikowych, produkcji siarki, kwasu siarkowego i sody kalcynowanej, tj. produktów uznanych za podstawowe w produkcji chemicznej, a dane dotyczące ich wytwarzania w kraju i na świecie są publikowane w Rocznikach Statystycznych Rzeczpospolitej Polskiej. Omówiono również pokrótce działalność krajowego producenta odczynników chemicznych. Przedstawiono informacje dotyczące chemikaliów i preparatów nieorganicznych, których produkcja została ostatnio uruchomiona. Przedstawione perspektywy rozwoju przemysłu nieorganicznego w kraju stanowią ocenę autorską.

EN

Important branch of chemical industry is inorganic industry, which produces inorganic chemicals - it is products not containing chemical bonds of the type carbon - carbon, as well as phosphate and NPK fertilizers. In this report has been mainly presented the position of main inorganic products in the last 15 years - it is since market economy in Poland has been introduced. The main attention has been concentrated on phosphate fertilizers, elemental sulphur, sulphuric acid production and soda ash which belong to essential products in chemical industry. All data presentend here about their production in Poland and worldwide are beeing published in Polish Statistical Year Books. This lecture also presents activity of domestic chemical reagents producer and information about recently introduced new production of inorganic chemicals. The outlook of the nearest development of Polish inorganic industry must be treated as the author’s estimation only.