XÂY DỰNG hệ THỐNG bài tập NÂNG CAO về TINH THỂ

Tuy nhiên, trong thực tế giảng dạy ở các trường phổ thông nói chung và ởcác trường chuyên nói riêng, việc dạy và học phần tinh thể gặp một số khó khăn: - Đã có tài liệu giáo khoa dành ri

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI

IV Giả thuyết khoa học 3

V Phương pháp nghiên cứu 4

VI Điểm mới của đề tài 4

I.1 Tầm quan trọng của hóa học tinh thể 5 I.2 Tình hình thực tế nội dung kiến thức tinh thể trong các tài liệu hiện

I.3 Vai trò của bài tập hóa học trong bồi dưỡng học sinh giỏi 6

II.1.1 Mạng tinh thể lý tưởng 8 II.1.2 Mạng Bravais 8

II.1.4 Đường thẳng mạng 10 II.1.5 Mặt phẳng mạng 11

II 3.1 Tinh thể với liên kết ion 13

II 3.2 Tinh thể với liên kết cộng hóa trị, tinh thể nguyên tử 17

II 3.3 Tinh thể phân tử 21

II 3.4 Tinh thể kim loại 25

III.1 Các dạng bài toán thường gặp 40 III.2 Hệ thống bài tập chia theo các loại mạng tinh thể 46

ĐỀ TÀI: “XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP NÂNG CAO VỀ TINH THỂ ”

PHẦN I: MỞ ĐẦU

I Lí do chọn đề tài

Đầu thế kỉ XXI, nền giáo dục của thế giới có những bước tiến lớn với nhiềuthành tựu về mọi mặt Hầu hết các quốc gia nhận thức sự cần thiết và cấp bách phảiđầu tư cho giáo dục Luật Giáo dục 2005 của nước ta đã khẳng định: “Phát triển giáodục là quốc sách hàng đầu nhằm nâng cao dân trí, đào tạo nhân lực, bồi dưỡng nhântài” Như vậy, vấn đề bồi dưỡng nhân tài nói chung, đào tạo học sinh giỏi, học sinhchuyên nói riêng đang được nhà nước ta đầu tư hướng đến

Trong hội nghị toàn quốc các trường THPT chuyên, Phó Thủ tướng, nguyên Bộtrưởng Bộ GD&ĐT Nguyễn Thiện Nhân nhấn mạnh: “Hội nghị được tổ chức nhằmtổng kết kết quả đạt được, những hạn chế, bất cập, đồng thời đề ra mục tiêu, giải phápnhằm xây dựng, phát triển các trường THPT chuyên thành hệ thống các trường THPTchuyên chất lượng cao làm nhiệm vụ phát hiện, bồi dưỡng tài năng trẻ, đáp ứng yêucầu phát triển đất nước trong thời kỳ đổi mới và hội nhập” Hệ thống các trườngTHPT chuyên đã đóng góp quan trọng trong việc phát hiện, bồi dưỡng học sinh năngkhiếu, tạo nguồn nhân lực chất lượng cao cho đất nước, đào tạo đội ngũ học sinh cókiến thức, có năng lực tự học, tự nghiên cứu, đạt nhiều thành tích cao góp phần quantrọng nâng cao chất lượng và hiệu quả giáo dục phổ thông Tuy nhiên một trongnhững hạn chế, khó khăn của hệ thống các trường THPT chuyên trong toàn quốc đanggặp phải đó là chương trình, sách giáo khoa, tài liệu cho môn chuyên còn thiếu, chưacập nhật và liên kết giữa các trường Bộ Giáo Dục và Đào tạo chưa xây dựng đượcchương trình chính thức cho học sinh chuyên nên để dạy cho học sinh, giáo viên phải

tự tìm tài liệu, chọn giáo trình phù hợp, phải tự xoay sở để biên soạn, cập nhật giáo

Quốc Tế Tuy nhiên, trong thực tế giảng dạy ở các trường phổ thông nói chung và ởcác trường chuyên nói riêng, việc dạy và học phần tinh thể gặp một số khó khăn:

- Đã có tài liệu giáo khoa dành riêng cho học sinh chuyên hóa, nhưng nội dung kiếnthức lí thuyết chưa đủ để trang bị cho học sinh, chưa đáp ứng được yêu cầu của các kìthi học sinh giỏi các cấp

- Tài liệu tham khảo về mặt lí thuyết thường được sử dụng là các tài liệu ở bậcđại học, cao đẳng đã được biên soạn, xuất bản từ lâu Khi áp dụng những tài liệu nàycho học sinh phổ thông trở thành rất rộng Giáo viên và học sinh thường không đủthời gian nghiên cứu do đó khó xác định được nội dung chính cần tập trung là vấn đềgì

- Trong các tài liệu giáo khoa chuyên hóa lượng bài tập rất ít, nếu chỉ làm cácbài trong đó thì HS không đủ “lực” để thi vì đề thi khu vực, HSGQG, Quốc Tế hằngnăm thường cho rộng và sâu hơn nhiều Nhiều đề thi vượt quá chương trình

- Tài liệu tham khảo phần bài tập vận dụng các kiến thức về các tinh thể cũngrất ít, chưa có sách bài tập dành riêng cho học sinh chuyên hóa về các nội dung này

Để khắc phục điều này, tự thân mỗi GV dạy trường chuyên phải tự vận động, mất rấtnhiều thời gian và công sức bằng cách cập nhật thông tin từ mạng internet, trao đổivới đồng nghiệp, tự nghiên cứu tài liệu…Từ đó, GV tự biên soạn nội dung chươngtrình dạy và xây dựng hệ thống bài tập để phục vụ cho công việc giảng dạy của mình

Xuất phát từ thực tiễn đó, là giáo viên trường chuyên, chúng tôi rất mong cóđược một nguồn tài liệu có giá trị và phù hợp để giáo viên giảng dạy - bồi dưỡng họcsinh giỏi các cấp và cũng để cho học sinh có được tài liệu học tập, tham khảo Trongnăm học này chúng tôi tập trung biên soạn bài tập về tinh thể Do vậy chúng tôi đãchọn đề tài:

“Xây dựng hệ thống bài tập nâng cao về tinh thể”.

Trong thời gian tới nhờ sự quan tâm đầu tư của nhà nước, của Bộ Giáo Dụccùng với sự nỗ lực của từng giáo viên dạy chuyên, sự giao lưu học hỏi, chia sẻ kinh

nghiệm của các trường chuyên trong khu vực và cả nước chúng tôi hi vọng sẽ có 1 bộtài liệu phù hợp, đầy đủ giành cho giáo viên và học sinh chuyên.

II Mục đích nghiên cứu

Sưu tầm, lựa chọn, phân loại và xây dựng hệ thống bài tập mở rộng vànâng cao về tinh thể để làm tài liệu phục vụ cho giáo viên trường chuyên giảng dạy,

ôn luyện, bồi dưỡng học sinh giỏi các cấp và làm tài liệu học tập cho học sinh đặc biệtcho học sinh chuyên về tinh thể Ngoài ra còn là tài liệu tham khảo mở rộng và nângcao cho giáo viên môn hóa học và học sinh yêu thích môn hóa học nói chung

III Nhiệm vụ

1- Nghiên cứu chương trình hóa học phổ thông nâng cao và chuyên hóa học, phân tíchcác đề thi học sinh giỏi cấp tỉnh, khu vực, cấp quốc gia, quốc tế và đi sâu về tinh thể 2- Sưu tầm, lựa chọn trong tài liệu giáo khoa, sách bài tập cho sinh viên, trong các tàiliệu tham khảo có nội dung liên quan; phân loại, xây dựng các bài tập lí thuyết và tínhtoán về tinh thể

3- Đề xuất phương pháp xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập dùng cho việc giảngdạy, bồi dưỡng học sinh giỏi các cấp ở trường THPT chuyên

IV Giả thuyết khoa học

Nếu giáo viên xây dựng hệ thống bài tập chất lượng, đa dạng, phong phú đồngthời có phương pháp sử dụng chúng một cách thích hợp thì sẽ nâng cao được hiệu quảquá trình dạy- học và bồi dưỡng học sinh giỏi, chuyên hóa học

V Phương pháp nghiên cứu

- Nghiên cứu thực tiễn dạy học và bồi dưỡng học sinh giỏi hóa học ở trường THPT

- Đề tài xây dựng hệ thống bài tập mở rộng và nâng cao đầy đủ, có phân loại rõ ràngcác dạng câu hỏi lí thuyết, các dạng bài tập về tinh thể để làm tài liệu phục vụ chogiáo viên trường chuyên giảng dạy, ôn luyện, bồi dưỡng học sinh giỏi các cấp và làmtài liệu học tập cho học sinh đặc biệt cho học sinh chuyên kiến thức về tinh thể Ngoài

ra còn là tài liệu tham khảo mở rộng và nâng cao cho giáo viên môn hóa học và họcsinh yêu thích môn hóa học nói chung

- Đề xuất phương pháp xây dựng và sử dụng có hiệu quả hệ thống bài tập hóa học

VII Cấu trúc đề tài

Phần I Mở đầu

Phần II Nội dung

Chương I: Tổng quan

Chương II: Hệ thống hóa lý thuyết về tinh thể

Chương III: Hệ thống câu hỏi lí thuyết về tinh thể

Chương IV: Hệ thống bài tập tính toán về tinh thể

Phần III Kết luận và khuyến nghị

Tài liệu tham khảo

PHẦN II NỘI DUNG CHƯƠNG I: TỔNG QUAN I.1 TẦM QUAN TRỌNG CỦA HÓA HỌC TINH THỂ.

Phần hoá học tinh thể trong chương trong chương trình hoá học chuyên THPT

có vai trò quan trọng trong Cụ thể là:

– Trong tự nhiên rất nhiều chất tồn tại ở dạng tinh thể, chúng có thể là đơn chất, hợpchất, các kiểu mạng cũng khác nhau nên nghiên cứu cấu trúc mạng tinh thể sẽ giúphọc sinh nắm vững bản chất, giải thích nhiều tính chất của chất do cấu tạo mạng tinhthể gây ra

– Nắm vững kiến thức mạng tinh thể giúp học sinh có khả năng phát triển khả năngsuy luận, dự đoán những tính chất thậm chí chưa có trong các tài liệu, tạo cơ sở chonhững phát hiện khoa học.

- Việc nghiên cứu các kiến thức về cấu tạo tinh thể giúp HS hình thành tư duy logic

về hóa học, là căn cứ kết luận rằng cấu tạo của chất ảnh hưởng, quyết định tính chấtcủa các chất

- Giải quyết các dạng bài tập về tinh thể giúp học sinh nắm vững, vận dụng linh hoạtkiến thức từ đó có thể suy luận và giải quyết nhiều dạng bài tập nâng cao khác về tinhthể trong các đề thi học sinh giỏi cũng như hiểu được ý nghĩa thực tế của các bài toán

I.2 TÌNH HÌNH THỰC TẾ VỀ NỘI DUNG KIẾN THỨC TINH THỂ

TRONG CÁC TÀI LIỆU HIỆN HÀNH

Trong các tài liệu hiện hành, lý thuyết về tinh thể đã tương đối đầy đủ Trong các

tài liệu tham khảo khác bài tập giành cho giảng dạy và học tập của lớp chuyên cònnằm rải rác, chưa phong phú và chưa được phân loại rõ ràng, chưa đủ để cho học sinhhọc tập, ôn luyện chuẩn bị cho các kì thi học sinh giỏi các cấp

I.3 VAI TRÒ CỦA BÀI TẬP HÓA HỌC TRONG VIỆC BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI.

Thực tế dạy học cho thấy, bài tập hoá học giữ vai trò rất quan trọng trong việc thựchiện mục tiêu đào tạo Bài tập vừa là mục đích vừa là nội dung lại vừa là phương phápdạy học hiệu nghiệm Bài tập cung cấp cho học sinh cả kiến thức, con đường dành lấykiến thức và cả niềm vui sướng của sự phát hiện - tìm ra đáp số - một trạng thái hưngphấn - hứng thú nhận thức - một yếu tố tâm lý góp phần rất quan trọng trong việc

Tác dụng của bài tập hóa học:

- Bài tập hoá học là một trong những phương tiện hiệu nghiệm cơ bản nhất để dạy họcsinh vận dụng các kiến thức đã học vào thực tế cuộc sống, sản xuất và tập nghiên cứukhoa học, biến những kiến thức đã thu được qua bài giảng thành kiến thức của chínhmình

- Đào sâu, mở rộng kiến thức đã học một cách sinh động, phong phú Chỉ có vận dụngkiến thức vào giải bài tập học sinh mới nắm vững kiến thức một cách sâu sắc

- Là phương tiện để ôn tập, củng cố, hệ thống hoá kiến thức một cách tốt nhất

- Rèn luyện kỹ năng hoá học cho học sinh như kỹ năng viết và cân bằng phương trìnhhóa học, kỹ năng tính toán theo công thức và phương trình hoá học, kỹ năng thựchành như cân, đo, đun nóng, nung sấy, lọc, nhận biết hoá chất

- Phát triển năng lực nhận thức, rèn trí thông minh cho học sinh (học sinh cần phảihiểu sâu mới hiểu được trọn vẹn) Một số bài tập có tình huống đặc biệt, ngoài cáchgiải thông thường còn có cách giải độc đáo nếu học sinh có tầm nhìn sắc sảo Thôngthường nên yêu cầu học sinh giải bằng nhiều cách, có thể tìm cách giải ngắn nhất, haynhất - đó là cách rèn luyện trí thông minh cho học sinh Khi giải bài toán bằng nhiềucách dưới góc độ

khác nhau thì khả năng tư duy của học sinh tăng lên gấp nhiều lần so với một học sinhgiải nhiều bài toán bằng một cách và không phân tích đến nơi đến chốn

- Bài tập hoá học còn được sử dụng như một phương tiện nghiên cứu tài liệu mới(hình thành khái niệm, định luật) khi trang bị kiến thức mới, giúp học sinh tích cực, tựlực, lĩnh hội kiến thức một cách sâu sắc và bền vững Điều này thể hiện rõ khi họcsinh làm bài tập thực nghiệm định lượng

- Bài tập hoá học phát huy tính tích cực, tự lực của học sinh và hình thành phươngpháp học tập hợp lý

- Bài tập hoá học còn là phương tiện để kiểm tra kiến thức, kỹ năng của học sinh mộtcách chính xác

- Bài tập hoá học có tác dụng giáo dục đạo đức, tác phong, rèn tính kiên nhẫn, trungthực, chính xác khoa học và sáng tạo, phong cách làm việc khoa học (có tổ chức, kếhoạch ), nâng cao hứng thú học tập bộ môn Điều này thể hiện rõ khi giải bài tậpthực nghiệm

Tác dụng cụ thể của bài tập hóa học góp phần không nhỏ trong việc nâng cao chấtlượng và hiệu quả việc dạy học hóa học, và đặc biệt là phát triển năng lực nhận thức,rèn luyện kỹ năng cho học sinh mà không có phương pháp dạy học nào sánh kịp

Như vậy, trong quá trình giảng dạy thì việc lựa chọn, xây dựng các bài tập là việc làm rất quan trọng và cần thiết đối với mỗi GV Thông qua bài tập, GV sẽ đánh giá được khả năng nhận thức, khả năng vận dụng kiến thức của HS Bài tập là phương tiện cơ bản nhất để dạy HS tập vận dụng kiến thức vào thực hành, thực tế sự vận dụng các kiến thức thông qua các bài tập có rất nhiều hình thức phong phú Chính nhờ việc giải các bài tập mà kiến thức được củng cố, khắc sâu, chính xác hóa,

mở rộng và nâng cao Cho nên, bài tập vừa là nội dung, vừa là phương pháp, vừa là phương tiện để dạy tốt và học tốt.

CHƯƠNG II : TÓM TẮT KIẾN THỨC LÝ THUYẾT VỀ TINH THỂ II.1 Khái niệm mạng tinh thể

II.1.1 Mạng tinh thể lí tưởng

- Mạng lưới không gian vô tận mà tại các nút của mạng là các hạt tạo nên tinh thể (vô

R n a n a n a tạo thành một mạng gọi là mạng Bravais.

- Mạng tinh thể thực và thể hiện tính chất đối xứng trong không gian (Đối xứng tịnhtiến)

- Mạng thực bằng các mạng Bravais lồng vào nhau

- Tinh thể được mô tả bởi sự tịnh tiến dọc theo 3 trục toạ độ của phần tử nhỏ nhất của

nó là ô cơ sở (tế bào cơ bản)

- Tế bào cơ bản đặc trưng bởi các thông số:

Là mạng tinh thể nhỏ nhất mà bằng cách tịnh tiến nó theo hướng của ba trục tinh thể

ta có thể thu được toàn bộ tinh thể

I, II: Chứa một nguyên tử

III: Chứa hai nguyên tử⇒chứa hơn một nguyên tử.

Ô nguyên tố: Chỉ chứa một nguyên tử trong một ô

- Từ đó hình thành các kiểu mạng lập phương đơn giản, khối tâm, diện tâm.

- Xác định toạ độ của nút kia trên ba trục: m, n, p

Chỉ số [m, n, p] xác định chỉ số phương hay còn gọi là đường thẳng mạng

Ví dụ: Chỉ số phương của mạng lập phương

Chú ý: - Các hướng song song với nhau có cùng một bộ chỉ số

- Nếu có một chỉ số [0] là đường thẳng mạng thuộc mặt phẳng của hai trục

- Nếu có hai chỉ [0] là đường thẳng mạng thuộc mặt phẳng của một trục

- Mặt phẳng mạng cắt cả ba trục toạ độ theo toạ độ m, n, p.

- Nghịch đảo

p n m

1,

1,1

- Tìm mẫu số chung nhỏ nhất là D

- l D p

n

D k

m

D

h= , = , =

- Chỉ số mạng tinh thể này là (h, k, l) gọi là chỉ số Miller

- Trường hợp toạ độ âm thì dấu (-) được nằm trên đầu

20 , 4 5

Các tính chất

* Các phương song song với nhau thì có cùng bộ chỉ số

* Các mặt phẳng song song với nhau có cùng chỉ số Miller

* Trong mạng lập phương thì hướng tinh thể thẳng góc với mặt phẳng tinh thể

có cùng chỉ số

II.2 Đặc điểm tinh thể.

- Có hình dạng xác đinh

- Có nhiệt nóng chảy xác định, không đổi trong suốt quá trình nóng chảy

- Có tính dị hướng tức là tính chất theo các phương khác nhau là khác nhau

II.3 Phân loại tinh thể theo liên kết.

II.3 1 Tinh thể với liên kết ion

II.3 1.1 Đặc điểm

- Tinh thể hợp chất ion được tạo thành bởi những cation và anion hình cầu có bán

kính xác định

- Lực liên kết giữa các ion là lực hút tĩnh điện không định hướng

- Các anion thường có bán kính lớn hơn cation nên trong tinh thể người ta coi anion như những quả cầu xếp khít nhau theo kiểu lptm, lpck, hoặc lập phương đơn giản Các cation

có kích thước nhỏ hơn nằm ở các hốc tứ diện hoặc bát diện

- Đặc trưng là tinh thể các muối của kim loại kiềm thổ với các halogen

VD: Tinh thể của muối NaCl có dạng lập phương tâm diện

II.3 1.2 Các kiểu phối trí và điều kiện bền.

Tinh thể CsBr.

- Tỉ lệ: rCs /rBr = 1,69/1,95=0,87 nên là mạng lập phương đơn giản:

- Tinh thể CsCl gồm hai mạng lập phương đơn giản lồng vào nhau

- Tinh thể là mạng lập phương tâm diện: Các ion Br- xếp theo kiểu lptm, các ion K+

nhỏ hơn chiếm hết số hốc bát diện Tinh thể KBr gồm hai mạng lập phương tâm

Zn

Tinh thể Florit của CaF 2

- Các ion Ca2+ sắp xếp theo kiểu lập phương tâm mặt

- Các ion F- chiếm các hốc tứ diện Cùng kiểu mạng này có tinh thể của Na2O

II.3.2 Tinh thể với liên kết cộng hóa trị, tinh thể nguyên tử

II.3.2.1 Đặc điểm.

CaF

- Các tinh thể nguyên tử có độ cứng đặc biệt lớn, nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi cao, khôngtan trong các dung môi Chúng là chất cách điện hay bán dẫn

II.3.2.2 Một số kiểu mạng tinh thể nguyên tử tiêu biểu.

Tinh thể nguyên tử kim cương

- Do cấu trúc không gian ba chiều đều đặn và liên kết cộng hoá trị bềnvững nên Kimcương có khối lượng riêng lớn (3,51), độ cứng lớn nhất,hệ số khúc xạ lớn, nhiệt độsôi, nhiệt độ nóng chảy cao, giòn, không tan trong các dung môi, không dẫn điện

- Các nguyên tử C chiếm vị trí các đỉnh, các tâm mặt và một nửa số hốc tứ diện Sốphối trí của C bằng 4

- Mỗi tế bào gồm 8.1/8 + 6.1/2 + 4 = 8 nguyên tử

- Các phân tử có mạng tinh thể tương tự: Si, Ge và Sn(α), SiC, GaAs, BN, ZnS,CdTe

- Các nguyên tử C ở trạng thái lai hoá sp3 tạo ra 4 AO lai hoá hớng về 4 đỉnh hình

tứ diện Các nguyên tử C sử dụng các AO lai hoá này tổ hợp với nhau tạo ra các

MO -σ

- Có N nguyên tử → tạo ra 4N MO trong đó có 2N MO liên kết tạo thành vùng hoátrị và 2N MO phản liên kết tạo thành vùng dẫn Vùng hoá trị đã được điền đầy,vùng dẫn hoàn toàn còn trống, hai vùng cách nhau một vùng cấm có DE = 6 eV

a = 3,55 A Liªn kÕt C-C dµi 1,54 A

Tinh thể than chì.

- Hệ liên kết π giải toả trong toàn bộ của lớp, do vậy so với kim cương, than chì có độhấp thụ ánh sáng đặc biệt mạnh và có khả năng dẫn điện giống kim loại tính chất vật

lý của than chì phụ thuộc vào phơng tinh thể

- Liên kết giữa các lớp là liên kết yếu Van der Waals, khoảng cách giữa các lớp là3,35Å, các lớp dễ dàng trượt lên nhau, do vậy than chì rất mềm

- Các nguyên tử C lai hoá sp2 liên kết với nhau bằng liên kết cộng hoá trị σ, độ dàiliên kết C-C: 1,42 Å nằm trung gian giữa liên kết đơn (1,54 Å) và liên kết đôi (1,39Å-benzen)

Tinh thể Bonitrua dạng mạng than chì.

- Cấu tạo của BN giống như than chì, các nguyên tử B và N cùng lai hoá sp2

- Giống than chì BN mềm, chịu lửa (tnc∼ 3000oC)

3,35 A

1,42 A

Tinh thể bonitrua mạng kim cương (Borazon).

- Borazon cứng, cách điện như kim cương

- Tuy nhiên borazon có tính bền về mặt cơ và nhiệt hơn kim cương ( khi nung nóngtrong chân không đến 2700oC borazon hoàn toàn không đổi, chịu nóng ngoàikhông khí đến 2000oC và chỉ bị oxi hoá nhẹ bề mặt, trong lúc đó kim cương bịcháy ở 900oC)

- Các nguyên tử B chiểm các nút của mạng tinh thể lập phương tâm diên, Nchiếm 1 nửa hốc tứ diện

- Mối tế bào có 4B và 4 N

- Số phối trí của B là 4, N là 4

II.3.3 Tinh thể phân tử.

II.3.3.1 Đặc điểm.

- Trong tinh thể phân tử, mạng lưới không gian đợc tạo thành bởi các phân tử hoặcnguyên tử khí trơ

- Lực liên kết giữa các phân tử trong tinh thể là lực Van der Waals

- Các phân tử trong mạng tinh thể dễ tách khỏi nhau, nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độsôi thấp, tan tốt trong các dung môi tạo ra dung dịch

II.3.3.2 Một số mạng tinh thể phân tử tiêu biểu.

Tinh thể khí trơ.

Tinh thể Iot.

- Mạng lưới của tinh thể I2 có đối xứng dạng trực thoi với các thông số a = 7,25 Å, b =9,77 Å, c = 4,78 Å Tâm các phân tử I2 nằm ở đỉnh, tâm của ô mạng mặt thoi

- Khoảng cách ngắn nhất I-I trong tinh thể là 2,70 Å xấp xỉ độ dài liên kết trong phân

tử khí I2 2,68 Å →liên kết cộng hoá trị I-I thực tế không thay đổi khi thăng hoa

- Lực liên kết giữa các phân tử là lực Van der Waals yếu nên I2 dễ thăng hoa khi nhiệt

độ ∼60o

Tinh thể nước đá.

- Liên kết giữa các phân tử là liên kết hiđro yếu nên nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độsôi nhỏ

- Tuy nhiên, so với các phân tử không tạo ra liên kết hiđro hoặc tạo ra liên kết hiđroyếu như H2S; H2Se; H2Te thì nước có nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi cao hơnrất nhiều.

- Khoảng cách giữa các phân tử nước lớn nên tinh thể khá rỗng, do đó tinh thể nước

đá có khối lượng riêng nhỏ Khối lượng riêng của nước ở áp suất khí quyển lớnnhất ở 3,98oC

- Mỗi phân tử nước liên kết với 4 phân tử nước khác bằng các liên kết hiđro tạo lênnhững hình tứ diện đều

Liªn kÕt hi®ro dµi 1,76A Liªn kÕt céng ho¸ trÞ O-H dµi 0,99A H

O

Tinh thể XeF 4

- Phân tử XeF4 cấu tạo vuông phẳng, Xe lai hoá sp3d2

- XeF4 là chất rắn, dễ bay hơi, khá bền ở nhiệt độ thường

- Khối lượng riêng D = 4,04 g/cm3; tnc = 114oC

Xe F

II.3 4 Tinh thể kim loại.

II.3 4 1 Đặc điểm.

- Trong tinh thể kim loại, các nguyên tử kim loại chiếm giữ các nút mạng

- Lực liên kết là lực liên kết giứa các kim loại

- Các loại cấu trúc:

Lập phương tâm khối

Lập phương tâm diên

Sáu phương chặt khít

II.3 4 2 Các kiểu mạng tinh thể kim loại.

Mạng lập phương đơn giản

- Đỉnh là các nguyên tử kim loại hay ion dương kim loại

- Số phối trí = 6

- Số đơn vị cấu trúc: 1

Mạng lập phương tâm khối

- Đỉnh và tâm khối hộp lập phương là nguyên tử hay ion dương kim loại

- Số phối trí = 8

- Số đơn vị cấu trúc: 2

Mạng lập phương tâm diện

- Đỉnh và tâm các mặt của khối hộp lập phương là các nguyên tử hoặc iondương kim loại

- Số phối trí = 12

- Số đơn vị cấu trúc:4

Mạng sáu phương đặc khít (mạng lục phương)

- Khối lăng trụ lục giác gồm 3 ô mạng cơ sở Mỗi ô mạng cơ sở là một khối hộphình thoi Các đỉnh và tâm khối hộp hình thoi là nguyên tử hay ion kim loại

- Số phối trí = 12

- Số đơn vị cấu trúc: 2

II.3 4 3 Các loại hốc trong tinh thể

- Sự sắp xếp các quả cầu đồng nhất: Coi các đơn vị cấu trúc là các quả cầu cứng và đồng nhất Trên một lớp có 2 cách sắp xếp các quả cầu này

- Sắp xếp thứ nhất là đặc khít nhất gọi là đặc khít sáu phương

- Sự sắp xếp đặc khít 6 phương tại lớp thứ 2:

II.3 4 4 Độ đặc khít của mạng tinh thể

a) Mạng tinh thể lập phương tâm khối

23aaa

AB

LËp ph ¬ng t©m khèi LËp ph ¬ng t©m mÆt Lôc ph ¬ng chÆt khÝt

=

Số quả cầu trong một ô cơ sở : 6 1/2 + 8 1/8 = 4

a 3 2

a 6 3

2a 6 3

Sốphốitrí

SốhốcT

II.3 4 5 Khối lượng riêng của kim loại

Công thức tính khối lượng riêng của kim loại

M : Khối lượng kim loại (g) ; NA: Số Avogađro, n: số nguyên tử trong 1 ô cơ sở

P : Độ đặc khít (mạng lập phương tâm khối P = 68%; mạng lập phương tâm diện, lụcphương chặt khít P = 74%)

r : Bán kính nguyên tử (cm), V1ô : thể tích của 1 ô mạng

II.3 4 6 Giới thiệu mạng tinh thể một số kim loại

Quy tắc Engel và Brewer

Quy tắc Engel và Brewer cho biết cấu trúc tinh thể kim loại hoặc hợp kim phụ thuộcvào số electron s và p độc thân trung bình trên một nguyên tử kim loại ở trạng tháikích thích: a

+a < 1,5 : lập phương tâm khối

+1,7 < a < 2,1 : lục phương chặt khít+2,5 < a < 3,2 : lập phương tâm mặt+a ~ 4 : mạng tinh thể kim cương

Mạng tinh thể Ni.

Bán kính Ni = 1,24 Å = 1,24 10-8 cm

Độ đặc khít: 74% (Lập phương tâm mặt)

Mạng tinh thể Na

Na : 1s22s22p63s1→ a = 1 → tinh thể mạng lập phương tâm khối

- Số phối trí 8

- Tỉ khối lý thuyết: 0,919

TỔNG KẾT

Nguyªn tö khèi 22,99 24,34 26,98CÊu h×nh electron 1s22s22p63s1 1s22s22p63s2 1s22s22p63s23p1

KiÓu m¹ng tinh thÓ Lptk Lpck LptmB¸n kÝnh nguyªn tö 1,89 1,6 1,43B¸n kÝnh ion 0,98 0,74 0,57

- N các electron hoá trị chuyển động tự do trong toàn tinh thể

- Lực liên kết kim loại càng mạnh khi số electron hoá trị chuyển thành electron tự docàng lớn

Sự trượt lên nhau của lớp trong tinh thể kim loại

II.3 4 8 Thuyết vùng

- N AO có mức năng lượng gần nhau tổ hợp thành N MO có mức năng lượng khácnhau N càng lớn thì các mức năng lượng càng gần nhau và tạo thành vùng nănglượng

- Các AO hoá trị s, p, d của kim loại có năng lượng khác nhau sẽ tạo ranhững vùngnăng lượng khác nhau Các vùng này có thể xen phủ hoặc cách nhau một vùng không

có MO gọi là vùng cấm

- Các e chiếm các MO có năng lượng từ thấp đến cao, mỗi MO có tối đa hai e Vùnggồm các MO đã bão hoà e gọi là vùng hoá trị Vùng MO không bị chiếm hoàn toàntrong đó e có khả năng chuyển động tự do là vùng dẫn

- Các e trong vùng hoá trị không có khả năng dẫn điện

- Các e trong vùng dẫn có thể dẫn điện khi có năng lượng đủ lớn thắng đợc lực hútcủa các cation kim loại

N AO N MO ( c¸c vïng # nhau vÒ