Phân tích tinh thể bằng nhiễu xạ tia x XRD

 Các phương song song và có tính chất giống nhau tạo thành một hệ phương cũng được kí hiệu là [uvw]  Các phương không song song nhưng có tính chất giống nhau tạo thành một họ ph

NỘI DUNG THẢO LUẬN:

I KHÁI NIỆM MẠNG TINH THỂ.

II CƠ SỞ Ơ MẠNG – BASIS.

III LÝ THUYẾT NHIỄU XẠ TIA X.

IV CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA NHIỄU XẠ KE.Á

V PHÂN TÍCH TINH THỂ BẰNG NHIỄU XẠ TIA X-XRD.

I KHÁI NIỆM:

-Mạng tinh thể là mô hình không gian biểu diễn qui luật hình học của sự sắp xếp

nguyên tử.

- Là ô mạng thể hiện đầy đủ nhất tính đối xứng của mạng đồng thời là đơn vị tuần hoàn nhỏ bé nhất của mạng.

Ô cơ sở phải thỏa mãn các điều kiện:

- cùng hệ với hệ của toàn mạng.

-Số cạnh và số góc giữa các cạnh bằng nhau nhiều nhất.

- Số góc vuông (nếu có) phải nhiều nhất.

- Thể tích của ô mạng phải nhỏ nhất.

1 Ô cơ sở:

 Ô cơ sở được đặc trưng bởi 3 vectơ cơ sở





 , ,

2 Nút mạng, phương tinh thể

 Chỉ số nút mạng được kí hiệu bằng 3 số

tương ứng với tọa độ của nút trong hệ

trục tọa độ đã chọn đặt trong ngoặc

vuông kép [[…]], giá trị âm được kí

hiệu bằng dấu (-) trên tọa độ tương ứng,

ví dụ [[100]], [[010]]

 Chỉ số phương tinh thể được kí hiệu

[uvw] trong đó u, v, w là tọa độ của nút

trên phương đó và nằm gần gốc tọa độ

nhất.

 Các phương song song và có tính chất

giống nhau tạo thành một hệ phương

cũng được kí hiệu là [uvw]

 Các phương không song song nhưng có

tính chất giống nhau tạo thành một họ

phương được kí hiệu là <uvw>

_

- Chỉ số Miller của mặt phẳng tinh thể được kí hiệu là h, k, l tỷ lệ nghịch với những đoạn thẳng, kể

từ gốc tọa độ đến đến giao điểm mặt phẳng đó với các trục tọa độ tương ứng Kí hiệu mặt tinh thể tương ứng là (hkl).

Các mặt phẳng tinh thể

song song và có tính chất giống nhau tạo thành hệ mặt cũng được kí hiệu là

(hkl) và là chỉ số của mặt nằm gần gốc tọa độ nhất.

3 Chỉ số Miller:

O X

Y

Z

II CƠ SỞ Ô MẠNG - BASIS

Cơ sở ô mạng là tập hợp tất cả các nút không giống nhau về mặt tịnh tiến

- Đối với dạng ô tâm khối cơ sở ô mạng sẽ gồm có 2 nút [[000]] và do các đơn vị cấu trúc nằm ở tâm của ô mạng không thể được suy ra từ vec tơ R mà phải bằng một phép tịnh tiến khác qua vec tơ R’ có độ lớn bằng nửa đường chéo không gian của ô cơ sở.

]]

2

1 2

1 2

1 [[

1 Lập phương tâm khối BCC (MẠNG A1): Fe, K, Rb, Cs, Ba…

2

12

10[[

]],2

102

1[[

]],

02

12

1[[

3 Sáu phương xếp chặt HCP (MẠNG A3) : Mg, Be, Zn, Cd, Y

- Cơ sở ô mạng của sáu phương xếp chặt gồm 2 nút do sự lồng ghép của 2 ô 6 phương đơn giản vào nhau (mỗi ô đơn giản là một nút)

]]

2

1 3

1 3

2 [[

]], 000

[[

3

6 2

,

2 R c R

a  

Cạnh của ô cơ sở:

III LÝ THUYẾT TINH THỂ NHIỄU XẠ TIA X

Sóng thứ cấp chỉ

quan sát được theo

một số phương mà

biên độ sóng tổng

hợp được tăng

bằng tổng biên độ

của các sóng phát

ra từ nguyên

tử-sóng này được gọi

là sóng phản xạ hay

sóng tán xa.ï

Phương trình Vulf-Bragg 2dhklsin=nn

• Phương của sóng tán xạ được xác định bởi điều kiện Vulf-Bragg: hai

sóng kết hợp cho cực đại giao thoa khi hiệu quang lộ của chúng bằng một số nguyên lần bước sóng:

• Hiệu quang lộ giữa tia 1 và tia 2: SQ+QT=2SQ=2d hkl sin

Để quan sát được tia nhiễu xạ (sóng tán xạ tổng hợp cực đại) thì hiệu này phải bằng một số nguyên lần bước sóng:

Đa tinh thể bao gồm vô số các hạt tinh thể nhỏ, kích thước cỡ micron hoặc nhỏ hơn Mỗi hạt đó là một đơn tinh thể Các hạt định hướng hoàn toàn ngẫu nhiên không trật tự.

Nếu chiếu một tia đơn sắc vào mẫu đa tinh thể đó luôn có thể tìm được một số hạt thoã mãn điều kiện vulf-bargg 2d hkl sin=n và cho tia nhiễu xạ

IV CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA NHIỄU XẠ KẾ

V PHÂN TÍCH TINH THỂ BẰNG NHIỄU XẠ TIA X-XRD

1 Những đặc trưng của phổ nhiễu xạ tia X.

2 Cơ sở ô mạng và thừa số cấu trúc.

3 Phổ chuẩn và ứng dụng trong phân tích định tính chất pha.

4 Phân tích định lượng pha.

5 Xác định kích thước nguyên tử, ion và các dạng lỗ hỗng mạng tinh thể.

1 Những đặc trưng của phổ nhiễu xạ tia X.

2 Cơ sở ô mạng và thừa số cấu trúc.

Cường độ nhiễu xạ:

Với F hkl được tính như sau:

Trong đó:

j: số loại đơn vị cấu trúc khác nhau tạo mạng tinh thể.

i, x i , y i , z i số nut cơ sở ô mạng của từng loại đơn vị cấu trúc và tọa độ từng nút.

 Quy luật nhiễu xạ mạng tâm khối FCC, j=n1 (một loại đvct)

1 2

1 ]][[

000 [[

 

0 1

) (

cos

) (

cos 1

l k h

i A

hkl

F l

k h

l k

h f

F

e e

f F







Quy luật nhiễu xạ mạng tâm diện chất FCC A, j=n1 (một loại đvct) basis:

1 0 [[

]], 2

1 0 2

1 [[

]],

0 2

1 2

1 [[

]], 000 [[

l k h F

h l

l k k

h f

F

hkl

A hkl

, , 0

)) (

cos )

( cos )

( cos 1

 Mỗi phổ được kèm theo một bản thuyết minh, trong đó cho biết chi tiết

về cấu trúc mạng, thông số mạng, thứ tự, chỉ số, giá trị d hkl và cường độ từng vạch.

 Hiện nay đã có phổ chuẩn của gần vài trăm ngàn chất tinh khiết được lưu trữ trong những phần mềm chuyên dụng.

 Phổ chuẩn được ứng dụng chủ yếu trong phân tích định tính pha (chất)

và phân tích bán định lượng.

 Phổ chuẩn mang thông tin về cấu trúc tinh thể của một chất nên giúp ít rất nhiều trong phân tích pha sau khi định tính.

4 Phân tích định tính

Nếu mẫu chuẩn là tinh khiết ta có C p’ =n1 khi đó:

' '

.

p

p p

p

C

C K I

I



P P

Người ta cũng so sánh hai mẫu mà trong đó một mẫu chứa một lượng

đã biết của pha P Sau đó người ta trộn vào 2 mẫu này một pha tinh thể làm chuẩn với hàm lượng đã biết C r và C r’

Chất chọn làm chuẩn phải có vạch rõ nét (thường là Al 2 O 3 ) Ta có quan hệ sau đây:

r

P r

P r

P

r r

P P

I

I K I

I C I

I C

C

'

' '

b, Phương pháp chuẩn trong.

c, Xác định kích thước nguyên tử, ion, lỗ hổng.

Xác định d hkl theo phương xếp chặt nhất từ đó sẽ tính được kích thước ion hay nguyên tử: d hkl =n2r từ đó r=nd hkl /2

Khi có kích thước của ion hay nguyên tử, việc xác định kích thước lỗ hỗng tạo bởi chúng tương đối đơn giản phụ thuộc vào dạng lỗ hỗng (4 mặt,

8 mặt, dạng khối…).

CÁM ƠN MỌI NGƯỜI ĐÃ CHÚ Ý

LẮNG NGHE