cấu tạo và liên kết nguyên tử

KÍNH CHÀO THẦY VÀ CÁC BẠN BÀI THUYẾT TRÌNH NHĨM I Đặng Trần Duy Phạm Mạnh Hương Trần Văn Hội 1.1.Cấu tạo liên kết ngun tử 1.1.1.khái niệm cấu tạo ngun tử - Ngun tử hệ thống trung hòa điện gồm hai thành phần : hạt nhân (gồm proton mang điện tích dương notron khơng mang điện) electron chuyển động xung quanh - Các electron chuyển động xung quanh hạt nhân có mức lượng từ thấp đến cao 1.1.Cấu tạo liên kết ngun tử 1.1.2 Các dạng liên kết ngun tử chất rắn a.Liên kết đồng hóa trị Là liên kết có hai nhiều ngun tử góp chung số điện tử hóa trị để có đủ tám điện tử lớp ngồi Đây liên mạnh, cường độ phụ thuộc vào đặc tính liên kết điện tử hóa trị với hạt nhân 1.1.Cấu tạo liên kết ngun tử  17+ 17+ Cl Cl 1.1.Cấu tạo liên kết ngun tử b.Liên kết ion : - Là loại liên kết nhờ lực hút tĩnh điện ion trái dấu.Xảy ngun tử có điện tử hóa trị dễ cho bớt điện tử di để tạo cation với ngun tử có nhiều điện tử hóa trị dễ nhận thêm điện tử để tạo thành anion - Cũng giống liên kết đồng hóa trị, liên kết ion liên kết mạnh cường độ phụ thuộc vào liên kết điện tử hóa trị với hạt nhân.Vd: tạo muối ăn 2Na + Cl2 Na -1e Na+ Na+ + Cl- 2NaCl Cl +1e Na+ Cl- Cl- 1.1.Cấu tạo liên kết ngun tử c Liên kết kim loại - Liên kết kim loại liên kết hình thành ngun tử ion kim loại mạng tinh thể kim loại có tham gia electron tự - Đây liên kết đặc trưng cho vật liệu kim loại tạo enên tính chất vật liệu kim loại : ánh kim hay vẻ sáng, dẫn nhiệt dẫn điện cao,tính dẻo cao 1.1.Cấu tạo liên kết ngun tử d Liên kết hỗn hợp - Trong vật chất, vật liệu thơng dụng liên kết khơng mang tính chất thuẩn túy loại nào, mà mang tính hỗn hợp nhiều loại - Ví dụ nhiều yếu tố khác có tính âm điện mà liên kết dị cực mang đặc tính hỗn hợp liên kết ion đồng hóa trị Na Cl có tính âm điện 0,9 3,0 dẫn đến liên kết Na Cl NaCl gồm khoảng 52% liên kết ion 48% liên kếtđồng hóa trị 1.1.Cấu tạo liên kết ngun tử e Liên kết yếu (Liên kết bậc hai) - Là liên kết hiệu ứng hút ngun tử hay phân tử bị phân cực - Liên kết yếu, dễ bị phá vỡ tăng nhiệt độ nên vật liệu có liên kết có nhiệt độ chảy thấp 1.2.Sắp xếp ngun tử vật chất 1.2.1 Chất khÝ  Trong chÊt khÝ cã sù s¾p xÕp nguyªn tư mét c¸ch hçn lo¹n, thùc chÊt lµ hoµn toµn kh«ng cã trËt tù  Kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c nguyªn tư kh«ng cè ®Þnh mµ hoµn toµn phơ thc vµo thĨ tÝch cđa b×nh chøa, tøc lµ cã thĨ chÞu nÐn 1.2.Sắp xếp ngun tử vật chất   1.2.2 ChÊt r¾n tinh thĨ Ngỵc l¹i hoµn toµn víi chÊt khÝ, chÊt r¾n tinh thĨ mçi nguyªn tư cã vÞ trÝ hoµn toµn x¸c ®Þnh kh«ng nh÷ng víi c¸c nguyªn tư bªn c¹nh hay ë gÇn - trËt tù gÇn, mµ cßn c¶ víi c¸c nguyªn tư kh¸c bÊt kú xa h¬n - trËt tù xa  Do cã s¾p xÕp trËt tù nªn chÊt r¾n tinh thĨ cã cÊu tróc tinh thĨ ®ỵc x¸c ®Þnh b»ng kiĨu m¹ng tinh thĨ x¸c ®Þnh 1.2.3.Chất lỏng, chất rắn vơ định hình vi tinh thể  Cßn lµm ngi v« cïng chËm c¸c ph©n tư SiO2 cã ®đ thêi gian s¾p xÕp l¹i theo trËt tù xa sÏ ®ỵc thđy tinh (cã cÊu tróc) tinh thĨ nh biĨu thÞ ë h×nh 1.5c 1.2.3.Chất lỏng, chất rắn vơ định hình vi tinh thể  c ChÊt r¾n vi tinh thĨ  o Còng víi vËt liƯu tinh thĨ kĨ trªn lµm ngi tõ tr¹ng th¸i láng rÊt nhanh (trªn díi 10000 C/s) sÏ nhËn ®ỵc cÊu tróc tinh thĨ nhng víi kÝch thíc h¹t rÊt nhá (cì nm), ®ã lµ vËt liƯu cã tªn gäi lµ vi tinh thĨ (cßn gäi lµ finemet hay nanomet)  Tãm l¹i c¸c vËt liƯu cã ba kiĨu cÊu tróc: tinh thĨ (thêng gỈp nhÊt), v« ®Þnh h×nh vµ vi tinh thĨ (Ýt gỈp) 1.3.KHÁI NIỆM VỀ MẠNG TINH THỂ •Định nghĩa: mạng tinh thể mơ hình khơng gian mơ tả xếp chất điểm cấu tạo nên vật tinh thể •Ví dụ: Các Ion tinh thể muối ăn nằm đỉnh hình lập phương 1.3.KHÁI NIỆM VỀ MẠNG TINH THỂ   Hình 1.6 -Mạng tinh thể muối ăn 1.3.KHÁI NIỆM VỀ MẠNG TINH THỂ  1.3.1.Tính đối xứng  Tính đối xứng tính chất ứng với biến đổi hình học, điểm, đường, mặt tự trùng lặp lại, gồm có:  Tâm đối xứng: phép nghịch đảo qua tâm chúng lại trùng  - Trục đối xứng: điểm trùng lặp cách quay quanh trục góc α, số ngun n=2Π/α gọi trục bậc đối xứng, tồn n = 1, 2, 3, 4, 5,  - Mặt đối xứng: phép phản chiếu gương qua mặt phẳng, mặt trùng lặp lại 1.3.KHÁI NIỆM VỀ MẠNG TINH THỂ    1.3.2.Ơ sở - ký hiệu phương, mặt a Ơ sở Là thành phần nhỏ đặc trưng cho mạng tinh thể Nếu xếp khối liên tục theo ba chiều khơng gian nhận tồn mạng tinh thể (A”EFG, A’E’F’G’) 1.3.KHÁI NIỆM VỀ MẠNG TINH THỂ Thơng số mạng: (a,b,c) đơn vị đo Ao  (α , β , γ)đơn vị đo độ hay Radian  Tùy thuộc vào tương quan cạnh góc sở có hệ tinh thể khác là: Tương quan thông số mạng Hệ tinh thể Đặc điểm hình dạng Các cạnh Các góc Lập phương Khối lập phương a=b=c α = β = γ = 90 Bốn phương Lăng trụ thẳng, đáy vuông a=b≠c α = β = γ = 90 Trực giao Lăng trụ thẳng, đáy chữ nhật a≠ b≠ c α = β = γ = 90 Lăng trụ nghiêng, đáy chữ nhật a≠ b≠ c Một nghiêng Sáu phương Các mặt hình thoi Lăng trụ thẳng, đáy hình thoi a=b=c a = b≠ c 0 α = γ = 90 , β ≠ 90 Mặt thoi 0 α = β = γ ≠ 90 0 α = β = 90 ,γ = 120 (2 góc đỉnh 60 ) Ba nghiêng Khối hộp a≠b≠c α ≠ β ≠ γ ≠ 90 1.3.KHÁI NIỆM VỀ MẠNG TINH THỂ  b,Nút mạng:  Nút mạng tương ứng với tọa độ trục tọa độ Ox, Oy, Oz chọn đặt dấu móc vng [x, y, z], giá trị âm biểu thị dấu “-” số tương ứng, ví dụ:trên số tương ứng với trục Oz có giá trị âm [ , y, z ] 1.3.KHÁI NIỆM VỀ MẠNG TINH THỂ  c,Chỉ số phương: Định nghĩa: đường thẳng qua số chất điểm mạng tinh thể + Đặc điểm: phương tinh thể song song có tính chất giống Ví dụ phương tinh thể AB, DC 1.3.KHÁI NIỆM VỀ MẠNG TINH THỂ  d Chỉ số Miller mặt tinh thể  Mặt tinh thể mặt phẳng tạo nên (ít ba) nút mạng  Có thể coi mạng tinh thể gồm mặt tinh thể giống hệt nhau, song song với cách Cách xác định số Miller (kí hiệu mặt số miller (h k l)): 1.3.KHÁI NIỆM VỀ MẠNG TINH THỂ  Tìm giao điểm mặt phẳng ba trục theo thứ tự ox, oy, oz  Xác định độ dài đoạn thẳng từ gốc tọa độ đến giao điểm, lấy giá trị nghịch đảo  Quy đồng mẫu số chung, lấy giá trị tử số, số h, k ,l cần tìm  Chú ý: khơng cho phép xác định mặt qua gốc tọa độ, mặt khơng song song với số (chỉ cần tuyệt đối) h, k, l giống tạo nên họ mặt{h k l} 1.3.KHÁI NIỆM VỀ MẠNG TINH THỂ  e Chỉ số Miller – Bravais hệ sáu phương:  Trong hệ sáu phương phải dùng số Miller-Bravais với hệ có bốn trục tọa độ ox, oy, ou, oz ba trục nằm phẳng đáy  Chỉ số Miller-Bravais kí hiệu (h k i l), số thứ ba i ( trục ou) có quan hệ với hai số đầu h k (trên trục ox, oy) sau:  I = - (h+k) 1.3.KHÁI NIỆM VỀ MẠNG TINH THỂ     1.3.3 Mật độ ngun tử a Mật độ xếp Mức độ dày đặc xếp ngun tử đánh giá chủ yếu qua mật độ xếp Mật độ xếp theo phương Ml ,mặt Ms , mạng Mv theo cơng thức: Ml = l/L , Ms = s/S , Mv = v/V   l,s,v: chiều dài, diện tích, thể tích bị ngun tử ion chiếm chỗ L,S,V: tổng chiều dài,diện tích,thể tích xét 1.3.KHÁI NIỆM VỀ MẠNG TINH THỂ   b.Số phối trí( số xếp) Là số lượng ngun tử cách gần ngun tử cho Số xếp lớn chứng tỏ mạng tinh thể dày đặc   c.Lỗ hổng Là khơng gian trống bị giới hạn hình khối nhiều mặt mà đỉnh khối tâm ngun tử, ion nút mạng [...]... ngun tử a Mật độ xếp Mức độ dày đặc trong sắp xếp ngun tử được đánh giá chủ yếu qua mật độ xếp Mật độ xếp theo phương Ml ,mặt Ms , mạng Mv được theo cơng thức: Ml = l/L , Ms = s/S , Mv = v/V   l,s,v: lần lượt là chiều dài, diện tích, thể tích bị ngun tử ion chiếm chỗ L,S,V: tổng chiều dài,diện tích,thể tích đang xét 1.3.KHÁI NIỆM VỀ MẠNG TINH THỂ   b.Số phối trí( số sắp xếp) Là số lượng ngun tử. .. sở Là thành phần nhỏ nhất đặc trưng cho mạng tinh thể Nếu sắp xếp các khối cơ bản liên tục theo ba chiều khơng gian sẽ nhận được tồn bộ mạng tinh thể (A”EFG, A’E’F’G’) 1.3.KHÁI NIỆM VỀ MẠNG TINH THỂ Thơng số mạng: (a,b,c) đơn vị đo là Ao  (α , β , γ)đơn vị đo là độ hay Radian  Tùy thuộc vào tương quan giữa các cạnh và góc của ơ cơ sở có 7 hệ tinh thể khác nhau là: Tương quan giữa các thông số mạng...1.2.Sắp xếp ngun tử trong vật chất  Nèi t©m c¸c nguyªn tư (ion) s¾p xÕp theo quy lt b»ng c¸c ®êng th¼ng tëng tỵng sÏ cho ta h×nh ¶nh cđa m¹ng tinh thĨ, trong ®ã n¬i giao nhau cđa c¸c ®êng th¼ng ®ỵc gäi lµ nót m¹ng 1.2.Sắp xếp ngun tử trong vật chất H×nh 1.4 CÊu tróc m¹ng tinh thĨ lËp ph¬ng (®¬n gi¶n) 1.2.3.Chất lỏng, chất rắn vơ định hình và vi tinh thể   a ChÊt láng ChÊt láng... ba kiĨu cÊu tróc: tinh thĨ (thêng gỈp nhÊt), v« ®Þnh h×nh vµ vi tinh thĨ (Ýt gỈp) 1.3.KHÁI NIỆM VỀ MẠNG TINH THỂ •Định nghĩa: mạng tinh thể là mơ hình khơng gian mơ tả sự sắp xếp của các chất điểm cấu tạo nên vật tinh thể •Ví dụ: Các Ion tinh thể muối ăn nằm ở đỉnh của hình lập phương 1.3.KHÁI NIỆM VỀ MẠNG TINH THỂ   Hình 1.6 -Mạng tinh thể muối ăn 1.3.KHÁI NIỆM VỀ MẠNG TINH THỂ  1.3.1.Tính đối... ba ®éng nhiƯt bÞ lo¹i trõ 1.2.3.Chất lỏng, chất rắn vơ định hình và vi tinh thể  C¸c chÊt r¾n thêng gỈp ®ỵc chia thµnh hai nhãm: tinh thĨ vµ kh«ng tinh thĨ (v« ®Þnh h×nh)  C¸c chÊt r¾n cã cÊu t¹o tinh thĨ trong ®ã bao gåm toµn bé kim lo¹i, hỵp kim vµ phÇn lín c¸c chÊt v« c¬, rÊt nhiỊu polyme 1.2.3.Chất lỏng, chất rắn vơ định hình và vi tinh thể Trong ®iỊu kiƯn lµm ngi b×nh thêng thđy tinh láng,... Ví dụ như phương tinh thể là AB, DC 1.3.KHÁI NIỆM VỀ MẠNG TINH THỂ  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)): 1.3.KHÁI NIỆM VỀ MẠNG TINH THỂ  Tìm giao điểm... 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: khơng cho phép xác định các mặt đi qua gốc tọa độ, các mặt tuy khơng song song với nhau nhưng các chỉ số (chỉ cần tuyệt đối) h, k, l giống nhau tạo nên họ mặt{h k l} 1.3.KHÁI NIỆM VỀ MẠNG TINH THỂ  e Chỉ số Miller – Bravais trong hệ sáu phương:... nªn thđy tinh thêng, v« ®Þnh h×nh nh biĨu thÞ ë h×nh 1.5b 1.2.3.Chất lỏng, chất rắn vơ định hình và vi tinh thể  Cßn khi lµm ngi v« cïng chËm c¸c ph©n tư SiO2 cã ®đ thêi gian s¾p xÕp l¹i theo trËt tù xa sÏ ®ỵc thđy tinh (cã cÊu tróc) tinh thĨ nh biĨu thÞ ë h×nh 1.5c 1.2.3.Chất lỏng, chất rắn vơ định hình và vi tinh thể  c ChÊt r¾n vi tinh thĨ  o Còng víi vËt liƯu tinh thĨ kĨ trªn khi lµm ngi tõ tr¹ng... đang xét 1.3.KHÁI NIỆM VỀ MẠNG TINH THỂ   b.Số phối trí( số sắp xếp) Là số lượng ngun tử cách đều gần nhất một ngun tử đã cho Số sắp xếp càng lớn chứng tỏ mạng tinh thể càng dày đặc   c.Lỗ hổng Là khơng gian trống bị giới hạn bởi hình khối nhiều mặt mà mỗi đỉnh khối là tâm ngun tử, ion tại nút mạng ... trong nh÷ng nhãm nhá cđa mét kh«ng gian h×nh cÇu kho¶ng 0,25nm, do vËy kh«ng cã tÝnh chÞu nÐn (co thĨ tÝch l¹i nh chÊt khÝ )  Sù kh¸c nhau víi chÊt r¾n tinh thĨ : 1.2.3.Chất lỏng, chất rắn vơ định hình và vi tinh thể  VÞ trÝ nguyªn tư kh«ng x¸c ®Þnh tøc lµ trong kh«ng gian nhá kĨ trªn c¸c nguyªn tư tuy cã s¾p xÕp trËt tù nhng kh«ng ỉn ®Þnh, lu«n lu«n bÞ ph¸ vì do ba ®éng nhiƯt råi l¹i h×nh thµnh víi