1 trang thai tinh the

NỘI DUNG CHÍNH 1.1 Đặc trưng vật chất trạng thái tinh thể 1.2 Cách xếp phân tử tinh thể, bán kính ion, số phối trí 1.3 Các Silicat trạng thái tinh thể 18-Jan-16 Chương 1: Silicate trạng thái tinh thể 1.1 Đặc trưng trạng thái tinh thể 1.1.1 Các khái niệm  Tinh thể  Liên kết phần tử  Liên kết Silicate  Đơn tinh thể, đa tinh thể  Ô mạng sở:  Về mặt hình học phần tử cấu tạo nên tinh thể (nguyên tử, ion) xem chất điểm  Ô mạng sở phần đại diện nhỏ mạng không gian tinh thể (khi tịnh tiến dọc đường liên kết theo chu kỳ mạng tạo nên tồn mạng khơng gian tinh thể) 18-Jan-16 Chương 1: Silicate trạng thái tinh thể 18-Jan-16 Chương 1: Silicate trạng thái tinh thể LIÊN KẾT TRONG CHẤT RẮN Tính chất Ví dụ Năng lượng Mạng (kJ/mol) Ion Cation anion Giòn, suốt, cách điện, Tnc cao NaCl 765 Cộng hóa trị Các nguyên tử dùng chung vỏ electron Cứng, cách điện, Tnc cao Kim cương 710 Na 110 Kim loại Các ion dương tạo Dẫn điện, không thành mạng trong suốt không gian điện tử tự chung Phân tử Lực Van Der Waals phân tử Mềm, không dẫn điện, Tnc thấp Iốt 10 Liên kết hydro phân tử Không dẫn điện, Tnc thấp Nước đá 50 Tên liên kết Liên kết hydro 18-Jan-16 Kiểu liên kết Chương 1: Silicate trạng thái tinh thể H2O(rắn) CÁC DẠNG Ơ MẠNG CƠ SỞ HỆ TINH THỂ HÌNH DẠNG KHƠNG GIAN HỆ TINH THỂ DẠNG Ơ MẠNG CƠ SỞ - Ba nghiêng - Một nghiêng - Trực thoi CÁC CẠNH CÁC GÓC - Ba nghiêng P a bc       900 - Một nghiêng P, C a bc     900   - Trực thoi P, C, I, F a bc       900 - Ba phương P a=b=c       900 - Sáu phương P a b  c     900 ,  1200 - Bốn phương P, I a b  c       900 - Lập phương P, I, F a=b=c       900 - Ba phương - Sáu phương - Bốn phương - Lập phương 18-Jan-16 P (primitive): nguyên thủy, C (side-centered): tâm đáy, F ( face-centered): tâm mặt, I (body-centered): tâm khối Tổ hợp 14 dạng ô mạng Brave với 32 phép đối xứng cho ta 230 nhóm không gian Chương 1: Silicate trạng thái tinh thể 1.2 Cách xếp tinh thể, bán kính ion, số phối trí Sắp xếp sít chặt khơng gian  Xem phần tử cấu tạo cầu không tích điện, khơng bị biến dạng nén ép khơng phân cực Hình chiếu 18-Jan-16 Lập phương Chương 1: Silicate trạng thái tinh thể Lục giác xếp chặt 1.2 Cách xếp tinh thể, bán kính ion, số phối trí Bán kính ion  Các phần tử cấu tạo (nguyên tử, ion, phân tử) có kích thước định, nói có vùng ảnh hưởng định khơng gian tinh thể  Bán kính hiệu dụng: để vùng ảnh hưởng  Do chất sóng electron, bán kính hiệu dụng ln thay đổi, phụ thuộc chất ion (hoặc nguyên tử, phân tử), điện tích, độ phân cực mối liên kết mà tham gia 18-Jan-16 Chương 1: Silicate trạng thái tinh thể 10 1.2 Cách xếp tinh thể, bán kính ion, số phối trí Bán kính ion Bảng 1.2 Bán kính ion (Ao) theo Arenc (A), Pauling (P), Goldschmidt (G) Zachariasen (Z) ION A P G Z Ac3+ 1,18 1,11 Ag+ 1,26 1,26 1,13 Ag2 0,89 - 18-Jan-16 ION A P G Z Ge2+ 0,69 Ge4+ 0,48 0,53 0,44 Hg4+ 0,78 - Chương 1: Silicate trạng thái tinh thể 11 1.2 Cách xếp tinh thể, bán kính ion, số phối trí Những luận điểm hóa học tinh thể 1-CÁC PHẦN TỬ CÙNG BÁN KÍNH (KIM LOẠI, C) -LẬP PHƯƠNG -LỤC GIÁC SÍT CHẶT 2-CÁC PHẦN TỬ KHÁC BÁN KÍNH: -ANION TẠO CÁC ĐA DIỆN -CATION XEN GIỮA LỖ TRỐNG (TỨ DIỆN HOẶC BÁT DIỆN) 18-Jan-16 Chương 1: Silicate trạng thái tinh thể 12 Silicát cấu trúc tấm, lớp (phyllosilicate) Do cấu trúc lớp, có lớp tứ diện cịn liên kết tự do, chúng trung hòa liên kết yếu hơn, dễ bị bóc tách theo lớp 18-Jan-16 Chương 1: Silicate trạng thái tinh thể 71 18-Jan-16 Chương 1: Silicate trạng thái tinh thể 72 Silicát cấu trúc tấm, lớp (phyllosilicate)  Các lớp gồm hai tới ba cấu trúc liên kết lại Đây dạng cấu trúc thường thấy khống sét  Dạng hai liên kết, cịn gọi liên kết 1:1 thường gồm lớp tứ diện [SiO4]4và lớp bát diện [AlO6]9ở  Dạng có ba lớp thường gồm hai lớp tứ diện lớp bát diện giữa, cịn gọi cấu trúc 2:1 Các tứ diện [SiO4]4- tứ diện [AlO4]5- 18-Jan-16 Chương 1: Silicate trạng thái tinh thể 73 Các kiểu cấu trúc lớp  Cấu trúc hai lớp:  Gồm lớp tứ diện [SiO4]4- tâm lớp bát diện [AlO6]6- tâm  thuộc nhóm có nhóm kaolin gồm khoáng : Kaolinite, dickite, nacrite     Cấu trúc lớp : Gồm lớp tứ diện [SiO4]4- xen lớp [AlO6]6- Loại chia làm loại : Loại mạng lưới có khả trương nở : nhóm khống smectite : montmorillonite, sauconite, vermiculite  Hình thon dài : nontronite, saponite, hectorite  Loại mạng tinh thể khơng có khả trương nở : nhóm illite  Loại có cấu trúc hỗn hợp nhiều lớp :  Các lớp xen kẽ xếp chồng lên cách trật tự nhóm chlorite 18-Jan-16 Chương 1: Silicate trạng thái tinh thể 74 Các silicat cấu trúc khung (network)  Các dạng thù hình SiO2 quartz, tridymite, cristobalite, loại tràng thạch zeolite khống có cấu trúc khung điển hình  Những dạng thù hình SiO2 khác độ lớn góc liên kết Si – O – Si kiểu đối xứng 18-Jan-16 Chương 1: Silicate trạng thái tinh thể 75 Các dạng thù hình SiO2 o 1025 C o o 870 C -quắc -tridimít o 573 C -quắc o 1470 C 1720 C -cistobalit o 163 C -tridimít o 200270 C -cistobalit Nóng chảy Làm lạnh nhanh Thủy tinh o 117 C -tridimít  - - - xảy tương đối nhanh khơng có biến đổi mạnh cấu trúc (chỉ khác thông số, kích thước, khơng khác kiểu cấu trúc)  Khi biến đổi thù hình, thể tích riêng biến đổi lớn dẫn đến nứt vỡ sản phẩm 18-Jan-16 Chương 1: Silicate trạng thái tinh thể 76 18-Jan-16 Chương 1: Silicate trạng thái tinh thể 77 18-Jan-16 Chương 1: Silicate trạng thái tinh thể 78 Tràng thạch KAlSi3O8 18-Jan-16 Chương 1: Silicate trạng thái tinh thể 79 Các silicate cấu trúc khung  Zeolite nhóm Alumo silicate bị hydrat hóa có vai trò vô quan trọng kỹ thuật  Cấu trúc zeolite gồm nhóm tứ diện [SiO4]4- liên kết bốn đỉnh không gian, ion Al3+ thay cho Si4+ theo tỷ lệ x/(x+y) tứ diện Phần điện tích dư bù cation Me+n Một phần không gian cấu trúc bị nước lấp đầy  Ví dụ: natrolit Na16[Al16Si32O256]16H2O, sabazit (Ca,Na2)[Al2Si4O12]6H2O 18-Jan-16 Chương 1: Silicate trạng thái tinh thể 80 Các silicate cấu trúc khung Một cấu trúc zeolite dạng khung β sau: tứ diện [SiO4]4và [AlO4]5- liên kết tạo cấu trúc lập phương bát diện, khung β sau tạo cấu trúc phức tạp gồm 4, 5, 6, 8, 10, 12 khung bản, cấu trúc xuất lỗ trống với kích thước khác 18-Jan-16 Chương 1: Silicate trạng thái tinh thể 81 Các silicate cấu trúc khung  Nhờ lỗ trốâng vậy, zeolite có khả hấp phụ hấp thụ phân tử khác có kích thước nhỏ lỗ trống zeolite, tách phân tử lớn  Khả hấp phụ zeolit lớn Zeolit tách khỏi dung dịch cation kiềm (Li+, K+) nên dùng làm xúc tác dị thể  Zeolit ứng dụng rộng rãi công nghệ hoá học, dầu khí, dược 18-Jan-16 Chương 1: Silicate trạng thái tinh thể 82 Viết cơng thức silicát  1- Theo thứ tự hóa trị oxít tăng dần, cuối SiO2 Ví dụ: K2O.Al2O3.6SiO2 (tràng thạch kali, orthoclase)  2- Theo thứ tự cation hóa trị một, hai, ba…sau Si tổng số oxy Ví dụ: K2Al2Si6O16  Biểu thị cấu trúc silicát,  Cách nối đa diện phối trí viết ngoặc vuông [ ]  Cấu trúc liên kết mạch vô hạn, không gian ∞ , ,   Ngoặc đơn ( ) dùng thay đồng hình, ví dụ ( Mn, Ca)5 [ Si5O15 ]   loại cation có nhiều s.p.t dùng số La mã để số phối trí, ví dụ viết AlVIAlVO[SiO4] (andalusite), 18-Jan-16 Chương 1: Silicate trạng thái tinh thể 83 CÂU HỎI ÔN TẬP Thế số phối trí, đa diện phối trí? Các nguyên lý Paoling cấu trúc tinh thể Cho biết trạng thái tồn cấu trúc tương ứng hợp chất silicate? Cho ví dụ Liệt kê kiểu cấu trúc khoáng silicat Các hợp chất alumo-silicate có thành phần cấu trúc nào? Các kiểu viết công thức hợp chất silicate 18-Jan-16 Hóa lý Silicate 84 Silicate glasses THANK YOU 18-Jan-16 Chương 1: Silicate trạng thái tinh thể 85