cấu tạo và liên kết nguyên tử

Liên kết kim loại - Liên kết kim loại là liên kết được hình thành giữa các nguyên tử và ion kim loại trong mạng tinh thể kim loại có sự tham gia của các electron tự do - Đây là liên kết

Trang 2

1.1.Cấu tạo và liên kết nguyên tử

1.1.1.khái niệm cơ bản về cấu tạo nguyên tử

- Nguyên tử là một hệ thống trung hòa điện gồm hai thành phần : hạt nhân (gồm proton mang điện tích dương và notron không mang điện) và các electron chuyển động xung quanh

- Các electron chuyển động xung quanh hạt nhân có mức năng lượng từ thấp đến cao

Trang 3

1.1.2 Các dạng liên kết nguyên tử trong chất rắn

Trang 4

Trang 5

Trang 6

c Liên kết kim loại

- Liên kết kim loại là liên kết được hình thành giữa các nguyên tử và ion kim loại trong mạng tinh thể kim loại có sự tham gia của các electron tự do

- Đây là liên kết đặc trưng cho vật liệu kim loại tạo enên các tính chất của vật liệu kim loại : ánh kim hay vẻ sáng, dẫn nhiệt và dẫn điện cao,tính dẻo cao

Trang 7

Trang 8

e Liên kết yếu (Liên kết bậc hai)

- Là liên kết do hiệu ứng hút nhau giữa các nguyên tử hay phân tử bị phân cực

- Liên kết này yếu, rất dễ bị phá vỡ khi tăng nhiệt độ nên vật liệu có liên kết này có nhiệt độ chảy thấp

Trang 9

1.2.Sắp xếp nguyờn tử trong vật chất

1.2.1 Ch t khíấ

 Trong chất khí có sự sắp xếp nguyên tử một cách hỗn loạn, thực chất là hoàn toàn không có trật tự

 Khoảng cách giữa các nguyên tử không cố định mà hoàn toàn phụ thuộc vào thể tích của bình chứa, tức là có thể chịu nén

Trang 10

 1.2.2 Chất rắn tinh thể

 Ng ợc lại hoàn toàn với chất khí, trong chất rắn tinh thể mỗi nguyên tử có vị trí hoàn toàn xác định không những với các nguyên tử bên cạnh hay ở gần - trật tự gần, mà còn cả với các nguyên tử khác bất kỳ xa hơn - trật tự xa

 Do có sắp xếp trật tự nên chất rắn tinh thể có cấu trúc tinh thể đ ợc xác định bằng kiểu mạng tinh thể xác định

Trang 11

 Nối tâm các nguyên tử (ion) sắp xếp theo quy luật bằng các đ ờng thẳng t ởng t ợng sẽ cho ta hình ảnh của mạng tinh thể, trong đó nơi giao nhau của các đ ờng thẳng đ ợc gọi là nút mạng

Trang 12

Hình 1.4 Cấu trúc mạng tinh thể lập ph ơng (đơn giản)

Trang 14

1.2.3.Chất lỏng, chất rắn vụ định hỡnh và vi tinh thể

 Vị trí nguyên tử không xác định tức là trong không gian nhỏ kể trên các nguyên tử tuy có sắp xếp trật tự

nh ng không ổn định, luôn luôn bị phá vỡ do ba động nhiệt rồi lại hình thành với các nguyên tử khác và

ở nơi khác

 Mật độ xếp chặt (tỷ lệ giữa thể tích do nguyên tử chiếm chỗ so với tổng thể tích) của chất lỏng kém chất rắn nên khi kết tinh hay đông đặc th ờng kèm theo giảm thể tích (co ngót)

Trang 15

 b Chất rắn vô định hình

 Ở một số chất, trạng thái lỏng có độ sệt cao, các nguyên tử không đủ độ linh hoạt để sắp xếp lại theo chuyển pha lỏng - rắn; chất rắn tạo thành không có cấu trúc tinh thể và đ ợc gọi là chất rắn vô định hình

 Về mặt cấu trúc có thể coi các vật thể vô định hình là chất lỏng rắn lại với các yếu tố gây nên bởi ba

động nhiệt bị loại trừ

Trang 16

 Các chất rắn th ờng gặp đ ợc chia thành hai nhóm: tinh thể và không tinh thể (vô định hình)

 Các chất rắn có cấu tạo tinh thể trong đó bao gồm toàn bộ kim loại, hợp kim và phần lớn các chất vô cơ, rất nhiều polyme

Trang 17

Trong điều kiện làm nguội bình th ờng thủy tinh lỏng, các phân tử SiO2 [trong đó ion O2- ở các đỉnh khối tứ diện (bốn mặt) tam giác đều, tâm của khối là ion Si4+ nh biểu thị ở hình 1.5a] không đủ thời gian sắp xếp lại, nó chỉ giảm ba động nhiệt tạo nên thủy tinh th ờng, vô định hình nh biểu thị ở hình 1.5b

Trang 18

 Còn khi làm nguội vô cùng chậm các phân tử SiO2 có đủ thời gian sắp xếp lại theo trật tự xa sẽ đ ợc thủy tinh (có cấu trúc) tinh thể nh biểu thị ở hình 1.5c

Trang 19

 c Chất rắn vi tinh thể

 Cũng với vật liệu tinh thể kể trên khi làm nguội từ trạng thái lỏng rất nhanh (trên d ới 10000oC/s) sẽ nhận đ ợc cấu trúc tinh thể nh ng với kích th ớc hạt rất nhỏ (cỡ nm), đó là vật liệu có tên gọi là vi tinh thể (còn gọi là finemet hay nanomet)

 Tóm lại các vật liệu có ba kiểu cấu trúc: tinh thể (th ờng gặp nhất), vô định hình và vi tinh thể (ít gặp)

Trang 20

1.3.KHÁI NIỆM VỀ MẠNG TINH THỂ

chất điểm cấu tạo nên vật tinh thể.

Trang 21

1.3.KHÁI NIỆM VỀ MẠNG TINH THỂ



 Hình 1.6 -Mạng tinh thể muối ăn

Trang 22

 1.3.1.Tính đối xứng

 Tính đối xứng là tính chất ứng với một biến đổi hình học, các điểm, đường, mặt tự trùng lặp lại, gồm có:

 Tâm đối xứng: bằng phép nghịch đảo qua tâm chúng lại trùng nhau

 - Trục đối xứng: các điểm có thể trùng lặp nhau bằng cách quay quanh trục một góc α, số nguyên n=2Π/α được gọi là trục của bậc đối xứng, chỉ tồn tại các n = 1, 2, 3, 4, 5, 6

 - Mặt đối xứng: bằng phép phản chiếu gương qua một mặt phẳng, các mặt sẽ trùng lặp lại

Trang 23

 1.3.2.Ô cơ sở - ký hiệu phương, mặt

 a Ô cơ sở

 Là thành phần nhỏ nhất đặc trưng cho mạng tinh thể Nếu sắp xếp các khối cơ bản liên tục theo ba chiều không gian sẽ nhận được toàn bộ mạng tinh thể (A”EFG, A’E’F’G’)

Trang 24

Thông số mạng: (a,b,c) đơn vị đo là Ao

 (α , β , γ)đơn vị đo là độ hay Radian

Trang 25

 Tùy thuộc vào tương quan giữa các cạnh và gĩc của ơ cơ sở cĩ 7 hệ tinh thể khác nhau là:

Hệ tinh thể Đặc điểm hình dạng

Tương quan giữa các thông số mạng

Các cạnh Các góc Lập phương Khối lập phương a = b = c α = β = γ = 900

Bốn phương Lăng trụ thẳng, đáy vuông a = b ≠ c α = β = γ = 900

Trực giao Lăng trụ thẳng, đáy chữ nhật a ≠ b ≠ c α = β = γ = 900

Một nghiêng Lăng trụ nghiêng, đáy chữ nhật a ≠ b ≠ c α = γ = 900,

β ≠ 900 Mặt thoi Các mặt đều là hình thoi a = b = c α = β = γ ≠ 900

Sáu phương Lăng trụ thẳng, đáy hình thoi

(2 góc ở đỉnh đều 600)

a = b ≠ c α = β = 900, γ = 1200

Ba nghiêng Khối hộp bất kì a ≠ b ≠ c α ≠ β ≠ γ ≠ 900

Trang 26

 b,Nút mạng:

 Nút mạng tương ứng với các tọa độ lần lượt trên các trục tọa độ Ox, Oy, Oz đã chọn được đặt trong dấu móc vuông [x, y, z], giá trị âm biểu thị bằng dấu “-” trên chỉ số tương ứng, ví dụ:trên chỉ số tương ứng với trục Oz có giá trị âm là [ , y, z ]

Trang 27

 c,Chỉ số phương:

Định nghĩa: là đường thẳng đi qua một số các chất điểm trong mạng tinh thể

+ Đặc điểm: phương tinh thể song song nhau thì có tính chất giống nhau

Ví dụ như phương tinh thể là AB, DC

Trang 28

 d Chỉ số Miller của mặt tinh thể

 Mặt tinh thể là mặt phẳng được tạo nên bởi các (ít nhất là ba) nút mạng

 Có thể coi mạng tinh thể như gồm bởi các mặt tinh thể giống hệt nhau, song song với nhau và cách đều nhau

Cách xác định chỉ số Miller (kí hiệu mặt bằng chỉ số miller (h k l)):

Trang 29

 Tìm giao điểm của mặt phẳng trên ba trục theo thứ tự ox, oy, oz

 Xác định độ dài đoạn thẳng từ gốc tọa độ đến các giao điểm, rồi lấy các giá trị nghịch đảo

 Quy đồng mẫu số chung, lấy các giá trị của tử số, đó chính là các chỉ số h, k ,l cần tìm

Chú ý: không cho phép xác định các mặt đi qua gốc tọa độ, các mặt tuy không song song với nhau nhưng các chỉ

số (chỉ cần tuyệt đối) h, k, l giống nhau tạo nên họ mặt{h k l}

Trang 30

 e Chỉ số Miller – Bravais trong hệ sáu phương:

 Trong hệ sáu phương phải dùng chỉ số Miller-Bravais với hệ có bốn trục tọa độ ox, oy, ou, oz trong đó ba trục đầu tiên nằm trên cùng một phẳng đáy của ô

 Chỉ số Miller-Bravais được kí hiệu bằng (h k i l), trong đó chỉ số thứ ba i ( của trục ou) có quan hệ với hai chỉ số đầu h k (trên các trục ox, oy) như sau:

 I = - (h+k)

Trang 31

 1.3.3 Mật độ nguyên tử

 a Mật độ xếp

 Mức độ dày đặc trong sắp xếp nguyên tử được đánh giá chủ yếu qua mật độ xếp

 Mật độ xếp theo phương Ml ,mặt Ms , mạng Mv được theo công thức: Ml = l/L , Ms = s/S , Mv = v/V

 l,s,v: lần lượt là chiều dài, diện tích, thể tích bị nguyên tử ion chiếm chỗ

 L,S,V: tổng chiều dài,diện tích,thể tích đang xét

Trang 32

Định dạng
Số trang	32
Dung lượng	2,2 MB