HÓA lý SILICAT chuong1

HÓA HỌC VÀ HÓA LÝ SILICAT Hồ Thị Ngọc Sương Mở đầu Silicat gì? Sản phẩm silicat? Các silicat trạng thái vô định hình • Các silicat trạng thái phân tán cao • Cơ sở lý thuyết trình nhiệt độ cao • Biểu đồ pha hệ cấu tử • Biểu đồ pha hệ hai cấu tử • Chương Chương Chương Chương Chương Chương NỘI DUNG CHƯƠNG TRÌNH Chương ( Tiết) SILICAT Ở TRẠNG THÁI TINH THỂ 1.1 Đặc trưng vật chất trạng thái tinh thể 1.2 Cách xếp phần tử tinh thể, bán kính ion, số phối trí 1.3 Đơn vị cấu trúc silicat tứ diện [sio4] 4- 1.1 Đặc trưng vật chất trạng thái tinh thể ĐK thường, vật chất tồn trạng thái nào? 1.1.1 Khái niệm tinh thể Tinh thể gì? Các bạn biết tinh thể 1.1.1 Khái niệm tinh thể Tinh thể • Vẻ bên ngoài: Trên bề mặt đập vỡ chúng xuất nhiều cạnh nhỏ, chóp nhỏ lấp lánh • Về cấu tạo: Các tiểu phân xếp trật tự toàn tinh thể Theo hướng bất kỳ, tính đối xứng, tuần hoàn phần tử xảy toàn không gian có trật tự xa 1.1.1 Khái niệm tinh thể Tinh thể • • Tính chất: Có nhiệt độ nóng chảy định Có tính dị hướng Liên kết tinh thể: - Liên kết ion - liên kết cộng hóa trị… khó bị nén ép, không bị biến dạng theo bình chứa Ví dụ? 1.1.1 Khái niệm tinh thể 1.1.1 Khái niệm tinh thể Vô định hình • • Vẻ bên ngoài: Trên bề mặt đập vỡ chúng nhẵn, không phẳng mà cong Về cấu tạo: Không theo quy luật nào, đối xứng không gian hẹp  có trật tự gần 1.3.1 Cấu trúc hợp chất silicat tinh thể  Silicat cấu trúc khung: - Tất đỉnh tham gia liên kết - Trong cấu trúc có tứ diện 55[AlO4] , [BO4] … Các nhóm cấu trúc silicat 1.3.2 Các đa diện [SIO4] - 4- độc lập 4[SiO4] không liên kết trực tiếp với nhau, mà liên kết thông qua ion kim loại khác - Chứa cation hóa trị 2, bán kính nhỏ trung bình Mg 2+ 2+ Ca , Mn - Không chứa kim loại kiềm K+, Na+ - Al3+ không thay Si4+  Điển hình: Olivine, Andalusite, keanite, Khoáng zircon, Garnet Các khoáng có mật độ độ cứng cao, khó bóc tách 2+ , Fe 2+ , 1.3.2 Các đa diện [SIO4] 4- độc lập • Olivine: orthosilicat manhê, sắt mangan Khoáng thuộc nhóm cấu trúc 1.3.3 Silicat cấu trúc tấm, lớp • • Liên kết vô hạn trải rộng theo hai hướng ưu tiên Đa diện phối trí liên kết với qua ba đỉnh, xếp dạng lục giác giả lục giác sít chặt • • • • Đơn vị cấu trúc đặc trưng [Si4O10] 4- 3+ , với thay đồng hình Al 2+ 3+ 2+ 3+ Giữa lớp Mg , Al (Fe , Fe ) Dễ bị bóc tách Cấu trúc lớp thường gặp công nghệ talc, micas, khoáng sét hydrosilicat canxi Talc 1.3.3 Silicat cấu trúc tấm, lớp 3MgO·SiO2·H2O 1.3.4 Silicat cấu trúc khung Thù hình SiO2 tràng thạch zeolite SiO2 1.3.4 Silicat cấu trúc khung  Thù hình SiO2 :quartz, tridymite, cristobalite  Trong dạng thù hình SiO2, tỷ lệ  2Mọi ion O oxy cầu  Các thù hình SiO2 :chỉ khác độ lớn góc liên kết Si – O – Si kiểu đối xứng Si:O = 1:2 1.3.4 Silicat cấu trúc khung Tridymite Cristobalite SiO2 1.3.4 Silicat cấu trúc Tràng thạch khung  Alumino silicate không ngậm nước  Trong cấu trúc: nhóm SiO2 tạo vòng khung cấu trúc (Si4O8) liên kết với nhau( cặp [SiO4]  xếp hướng KG với nhau) Trong khung cấu trúc, Al [SiO4]  4- 3+ thay Si 4+ tứ diện phối trí 4- + Phần điện tích thiếu hụt bù đắp cation khác, phổ biến K , + 2+ Na , Ca 1.3.4 Silicat cấu trúc khung Tràng thạch 1.3.4 Silicat cấu trúc khung   Tràng thạch Tràng thạch kali có ba dạng thù hình: orthoclase, microline adularia Tràng thạch natri có dạng thù hình như: albite, oligoclase, andesine, labradorite, bytownite   Tràng thạch canxi có dạng thù hình anorthite Granite composite tràng thạch quartz 1.3.4 Silicat cấu trúc khung Tràng thạch  Đóng vai trò chất tạo pha lỏng sản xuất sản phẩm gốm sứ  Do vai trò chất chảy ít quan tâm biến đổi thù hình tràng thạch 1.3.4 Silicat cấu trúc Zeolite khung  Nhóm alumino silicate ngậm nước, cấu trúc khung  Trong cấu trúc: Cả bốn ion O  Cấu trúc khung tạo lỗ xốp với kích thước khác ( – 12A ) ( phân tử) 2- 4của tứ diện [SiO4] oxy cầu 1.3.4 Silicat cấu trúc khung Zeolite 1.3.4 Silicat cấu trúc Zeolite khung  Zeolite có khả hấp thụ hấp phụ chọn lọc, cho qua bẽ gãy số phân tử (rây phân tử)    ĐVị cấu trúc bản: TO4 (Si 4+ ,Al 3+ ) Mỗi tứ diện lk theo trật tự qua oxy cầu tạo vòng khép kín( đvị ctrúc thứ cấp) Đvị ctrúc thứ cấp lk tạo khoang rỗng với kt, hình dạng khác nhau có nhiều tính chất ứng dụng khác [...]... Cấu trúc các hợp chất silicat tinh thể Các nhóm cấu trúc silicat  Orthosilicate: Tứ diện [SiO4]4- tồn tại độc lập  Diorthosilicate: Hai tứ diện [SiO4]4- liên kết với nhau  Silicate liên kết vòng: Vòng ba, vòng bốn, vòng sáu 1.3.1 Cấu trúc các hợp chất silicat tinh thể  Silicate tạo xích, băng, lớp vơ hạn Các nhóm cấu trúc silicat 1.3.1 Cấu trúc các hợp chất silicat tinh thể  Silicat cấu trúc khung:... 1.3.1 • Các đa diện [SIO4]4- độc lập 1.3 ĐƠN VỊ CẤU TRÚC CƠ BẢN CỦA CÁC SILICAT LÀ TỨ DIỆN [SIO4] 4- • Cấu trúc các hợp chất silicat tinh thể 1.3 ĐƠN VỊ CẤU TRÚC CƠ BẢN CỦA CÁC SILICAT LÀ TỨ DIỆN [SIO4]  Tứ diện [SiO4]4- : Đơn vị cơ sở tạo nên tồn bộ khơng gian cấu trúc các hợp chất silicat 4- 1.3 ĐƠN VỊ CẤU TRÚC CƠ BẢN CỦA CÁC SILICAT LÀ TỨ DIỆN [SIO4]  Trong các hợp chất, [SiO4]4- 4- có thể độc... trúc các hợp chất silicat tinh thể • Về thành phần hóa: Ngồi SiO2 còn có ngun tố khác như Al, Mg, Ca… • Về cấu trúc: Ngồi các tứ diện [SiO4] 4- còn có những nhóm cấu trúc thay thế đồng hình 4([AlO4]5-, [BO4]5- )một phần [SiO4] chênh lệch điện tích -  có ion cân bằng điện tích mạng OH , F 1.3.1 Cấu trúc các hợp chất silicat tinh thể - 4[SIO4] :Đơn vị xây dựng lên mọi khơng gian cấu trúc silicat Cách lk... cấu trúc của silicat Cấu hình phối trí dựa trên quan hệ bán kính cation và anion ( bảng 1.3) LỖ TRỐNG TRONG CẤU TRÚC LẬP PHƯƠNG và SỰ HÌNH THÀNH CERAMIC  Các anion tạo cấu trúc lập phương -các lỗ trống giữa các tứ diện (của cấu trúc lập phương) hoặc -bát diện (của cấu trúc lập phương tâm mặt) Các cation đi vào lỗ trống tạo cấu trúc ceramic 1.3.4 1.3.3 • Silicat cấu trúc khung 1.3.2 • Silicat cấu trúc... Si – Oc - Góc trong tứ diện Oc – Si – Oc bé hơn Obt – Si – Oc - Chiều dài lk Si – O ngắn nhất khi góc giữa tứ diện lớn nhất 4- Cách viết cơng thức silicat - Theo thứ tự hóa trị oxit tăng dần, cuối cùng là SiO2 Ví dụ: K2O.Al2O3.6SiO2 - Theo thứ tự cation hóa trị 1, 2, 3… sau là Si và tổng số oxy Ví dụ: K2.Al2.Si6.O16 Các ký hiệu - 1 2 ∞ [ ]: Nối đa diện phối trí [ ] ∞ : Cấu trúc liên kết mạch vơ hạn... độc lập hoặc liên kết với nhau qua đỉnh, đường, mặt cấu trúc vơ hạn hoặc hữu hạnhợp chất silicat rất phong phú  Các tứ diện [SiO4]4- có thể liên kết với nhau (Si – O – Si: oxy cầu) hoặc liên kết với cation khác (Si – O – Me : Oxy biến tính) mạng lưới cấu trúc trung hòa điện 1.3 ĐƠN VỊ CẤU TRÚC CƠ BẢN CỦA CÁC SILICAT LÀ TỨ DIỆN [SIO4]  Hợp chất khác nhau, liên kết Si – O khác nhau: - Chiều dài lk... nhất định, có khoảng biến mềm • Có tính định hướng Liên kết : - Liên kết ion - liên kết cộng hóa trị… khó bị nén ép, khơng bị biến dạng theo bình chứa Ví dụ? 1.1.1 Khái niệm tinh thể • - Đơn tinh thể: Tinh thể tạo nên chất rắn như một tinh thể - • - Đa tinh thể: Tạo thành từ nhiều tinh thể nhỏ Tính chất vật lý chung của các chất rắn đa duy nhất tinh thể dường như giống nhau theo mọi Có tính dị hướng... cấu trúc khung: - Tất cả các đỉnh đều tham gia liên kết - Trong cấu trúc còn có các tứ diện 55[AlO4] , [BO4] … Các nhóm cấu trúc silicat 1.3.2 Các đa diện [SIO4] - 4- độc lập 4[SiO4] khơng liên kết trực tiếp với nhau, mà liên kết thơng qua ion kim loại khác - Chứa cation hóa trị 2, bán kính nhỏ hoặc trung bình như Mg 2+ 2+ Ca , Mn - Khơng chứa kim loại kiềm K+, Na+ - Al3+ có thể khơng thay thế Si4+