Các kiểu cấu trúc mạng tinh thể của các kim loại trong bảng tuần hoàn.[r]
(1)(2)PGS NGUYỄN ðỨC VẬN
HĨA HỌC VƠ Cơ
TẬP 2
(CÁC KIM LOẠI ðIỂN H)NH)
(In lần thứ ba)
Dùng cho sinh viên trường ñại học , cao ñẳng và giáo viên trung học chuyên ngành Hóa
I OtfyiifM.V-v A»n
NHÀ XUẤT BẢN KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT HÀ NỘI
(3)V *
(4)Lịi nói đầu
"HĨA HỌC VÔ CO" - Tập (Các kim loại diền hình) d ã dược biên soạn theo chương trinh H óa học Vô - K h oa H óa học - T rường D i học Sư p h m H'a N ội, d ự a co sỏ g iả n g m tác g iả d ã g iả n g d y tron g nhiêu năm cho sin h viên K hoa H óa học tạ i T rường ð i học Sư p h m H N ội.
N ộ i d u n g sách ñõ, d ề cập d ến m ộ t số kiến thúc co kim loại ; vầ trạ n g thải thiên nhiên, uể phư ng p h p ñiều chế, tín h chấ t lý, hóa học của cóc dơn chất v hợp c h át k im loại điển hình, d ng thời nội d u n g thường dược g iả n g d y tro ng ckưong trình H óa học Vơ Trường D ại học m ộ t p h ầ n ả Trường T run g học p h ổ thông N h ữ n g k im loại lại khơn g d ê cập đến tron g sách, tác g iả trinh bày tro n g tập 3 "Các kim loại chuyền tiếp".
Vi vậy, nội d u n g sách kh ơng chi sử d ụn g cho sinh uiên ngành H óa học - Trường ð ại học Sư p h m , m hỗ trọ cho g iả o viên m ơn H óa học ỏ các Trường T rung học p h ổ thôn g m tài liệu th am khảo tron g trin h giả n g dạy N g o i cịn có th ề g iú p ích cho sinh viên học m ơn H óa học Vỗ các Trường D ại học khác ỏ Trường Cao đảng.
Chắc chắn ran g sách khơng trá nh khỏi thiếu sót, tác g iả xin trân trọng cảm an nh ận xé t d ó n g góp bạn dọc.
Tác giả
(5)(6)Hóa học Vơ cơ 5
MỤC LỤC
Trcing
Lời nói đầu 3
C h ơn g 1
ðại cương kim loại
11 - Sự phân bố kim loại thiên n h iên 13
1.2 Cấu trúc tinh thể kim lo i 15
1.3 Thành phần cấu trúc tinh thể hợp kim 19
1.4 Liên kết kim l o i 21
1-5 Tính chất lý học kim loại 25
1-6 Tính chất hóa học kim lo i - 29
1.7 Tổng quan phương pháp ñiều chế kim l o i 31
C h ương 2 Các nguyên tố nhóm IA (Kim loại k iềm ) 2.1 Nhận xét chung nguyên tố nhóm IA 35
2.2 Trạng thái thiên nhiên thành phần ñồng v ị 36
2.3 ð iều ch ế kim loại k iề m 38
2.4 Tính chất lý học kim loại kiềm ứng d ụ n g 39
2.5 Tính chất hố học kim loại k iề m 41
2.6 Hiñrua kim loại k iề m 4 4 2.7 Oxit kim loại k iề m 45
2.8 Hiñroxit kim loại k iề m 48
2.9 M uối kim loại k iề m 50
2.10 Halogenua kim loại kiềm 51
2.11 Cacbonat kim loại k iềm 54
2.12 Sunfat kim loại k iề m 59
2.13 Nitrat kim loại k iề m 62
2.14 Muối khó tan kim loại k iề m 63
(7)Mục lục
Chương
Các nguyên tố nhóm IIA ( Kim loại kiềm thổ )
ỉ l Nhân xét chun g nguyên tố nhóm IIA 65
3.2. Trang thái thiên nhiên thành phần ñồng v i 66
3.3. ð iều ch ế kim loai kiềm t h ổ 68
3.4. Tính chất 1Ỷ h o c kim loai kiềm thổ ứng d u n g 70
3.5. Tính chất hố hoc kim loai kiềm t h ổ 73
3.6. Hiñrua c c kim loai kiềm t h ổ 77
3.7. Các o xit p eo x it kim loai kiềm t h ổ 77
3.8. H iñroxit kim loai kiềm t h ổ 83
3.9. M uối kim loai kiềm t h ổ 84
3.10. H alogenua củ a kim loai kiềm t h ổ 85
3.11. Nitrat cá c kirri loai kiềm t h ổ 90
3.12. Cacbonat kim loai kiềm t h ổ 92
3.13. Sunfat kim loai kiềm thổ C h ương 4 95 C c n g u y ê n t ố n h ó m II IA ( Nhơm - Gali - Inđi - T a li) 4.1. Nhân xét ch u n g nguyên tố nhóm I I I A 99
4.2. Trang thái th iên nhiên thành phần đồng v i N h m hợp ch ất nhôm 101 4.3. ð iều chế n h ô m 102
4.4. Tính chất lý h o c n h m 104
4.5. Tính chất h ó a h ọ c n h ô m 104
4.6. Hợp kim nhôm 106
4.7. N hổm oxit A120 106
4.8. N h ôm h iñ r o x it 108
4.9. N hôm h a lo g e n u a 110
4.10. N h ôm sunfat phèn n h ô m 114
4.11. Các hợp chất khác n h ô m 115
N hôm n itr a t 115
N hôm a x e t a t 116
(8)Hóa học Vơ cơ 7
N hơm h iđ ru a 116
Nhôm n itru a 117
N hôm c a c b u a 117
Các kim loại Gall - Inñi - Tali 4.12 ð iểu c h ế Ga , In, T I 117
4.13 Tính chất Ga , In, T I 117
4.14 Các hợp chất Ga(III) , In (III), T l(III ) 118
4.15 Các hợp chất M ( I ) , M ( I I ) 121
Chương 5 Các nguyên tố nhóm IVA ( Gecmanỉ - Thiếc - Chì) 5.1 Nhận xét chung nguyên tố nhóm IVA 123
5.2 Trạng thái thiên nhiên thành phần ñồng v ị 125
5-3 ð iều c h ế Ge , Sn, Pb 126 5.4 Tính chất lý học Ge , Sn, P b 126
5.5 Tính chất hố học Ge , Sn, P b 127
5.6 Hiñrua Ge , Sn, P b 130
5.7 Oxit G e , Sn, P b 131
5.8 H iñroxit G e , Sn, P b 137
5.9 H alogenua Ge , Sn, P b 139
5.10 Sunfua Ge , Sn, P b 144
5.11 M ột số muối khác Sn, P b 146
Thiếc (II) nitrat 146
Thiếc(IV ) n itra t 146
Thiếc (II) siin fa t 146
Thiếc(IV ) su n fa t 146
Chì(II) n itra t 146
Chì(II) a x e ta t 147
Chi (II) su n fa t 147
Chì(II) c ro m a t 147
Chì(II) ca cb o n a t 147
(9)Mục lục
Chương
ðại cương nguyên tố chuyển tiếp
Vị trí k im loại chuyển tiếp bảng tuần h o n ð ặc ñiểm cấu tạo nguyên tử kim loại chuyển tiếp dãy thứ n h ấ t Tính chất lý - hóa học kim loại chuyển tiếp dãy thứ n h ấ t Nhận xét ch u n g nguyên tử dãy chuyển tiếp thứ hai thứ ba.
Chương
Các nguyên tố nhóm IB ( ðồng - Bạc - V àng)
Nhận xét ch u n g nguyên tố nhóm I B Trạng thái thiên nhiên thành phần ñồn g v ị ð iều c h ế C u, A g , A u Tính chất lý h ọ c Cu, A g, Au ứng d ụ n g Tính chất h óa học Cu, A g, A u Các hợp chất với số oxi hóa +1
O x it M 20 H iñ roxit M O H C ác m u ố i halogenua M X H ợp ch ất xianua M C N H ợp ch ất sunfua MUS H ợp ch ất hiñrua , nitrua, c a cb u a C ác hợp chất khác A g ( I ) Các hợp chất với s ố oxi hóa +2
C ác o x i t H iñ r o x i t C ác h a lo g e n u a C ác lo i m uối k h c Các hợp ch ấ t v ố i số oxi hóa +3
Au20 Au(OH)3 .
C ác h alogen u a A u (III )
Au( N 3)3 , Au2(S 4>3 , Au2S3 .
149 150 153 155 161 163 165 165 167 170 170 173 173 176 176 177 178 179 179 179 180 181 183 183 184 184
(10)Hóa học Vô cơ 9
C h n g 8
Các nguyên tố nhóm IIB ( Kẽm - Cañimi - Thủy ngân )
8.1 Nhận xét chung nguyên tố nhóm I I B 185
8.2 Trạng thái thiên nhiên thành phần ñồng v ị 1.86 8.3 ð iều c h ế Zn , Cd , H g 187
8.4 Tính chất lý học Zn , Cd , H g ứng d ụ n g 189
8.5 Tính chất hóa học Zn , Cd , H g 191
8.6 Các hợp chất với số o xi hóa + 193
Các oxit M O 194
H iñroxit M (O H ) 2 1.95 Các halogenua 197
Các sunfua ; 199
Các x ia n u a 2 0 Các n itr a t : 2 0 Các sunfat 201
M uối cacbonat 2 2 Các hợp chất khác 2 2 8.7 Hợp chất thủy ngân ( I ) 2 03 Chương Các ngun tơ nhóm VIB ( Crom - Molỉpden - Vonfram ) 9.1 Nhận xét chung nguyên tố nhóm V I B 2 7 9 Trạng thái thiên nhiên thành phần ñồng v ị 20 9 9.3 ð iều c h ế Cr, M o, w 2 0 9.4 Tính chất lý học Cr, M o, w ứng d ụ n g 211 9.5 Tính chất hóa học Cr, M o, w 2 2 9.6 Các hợp chất với s ố oxi hóa + • 2 4
Crom(II) oxit hiñroxit 2 4 Crom (II) c lo r u a 2 4 Crom(II) s u n fa t 2 5
(11)Mục lục
M olipñ en (II) c lo r u a 2 16
V onfram (II) c lo r u a 216
V onfram (II) b r o m u a 216
Các hợp chất với sô oxi hóa + 2 6 Crom (III) oxit 2 16 Crom (III) hiđroxit .í 217
Crom (III) c lo r u a 218
Crom(III) su n fa t 219
Crom (III) n itra t 219
C rom (III) s u n fu a 2 0 Crom (III) x ia n u a 2 0 Các hợp chất với số oxi hóa + ; 22 0 Các o x it M 03 ; 2 20 A xit crom ic m uối cromat 221
Kali crom at , natri c r o m a t 222
A m o n i c r o m a t, bạc crom at 222
Chì (II) cromat, bari c rò m t 223
Các a x it m olipđenic, axít vonframic m u ố i 223
A xit ñicrom ic muối ñicro m a t 223
Kali ñ ic r o m a t, amoni ñ icro m a t, bạc ñ ic ro m at 2 24 C rom yl c lo r u a 225
Chương 10 Các nguyên tố nhóm VIIB ( Mangan - Tecnexi - Reni) N hận xét c h u n g vể nguyên tố nhóm V I I B 227
Trạng thái th iê n nhiên thành phần ñồng vị 229
ð iều c h ế M n , T c , R e 23 0 Tính chất lý h ọ c Mn, Tc, Re ứng d ụ n g 23 0 'l'ính chất h ó a h ọ c Mn, Tc, R e 231
C ác hợp c h ất v i số oxi hóa +2 2 32 M a n g a n (II) o x i t 233 M a n g a n (II) hiñroxit 2 34
(12)Hóa học Vơ c 11
M angan (II) c lo r u a 2 4 M angan(II) sunfat 2 4 M angan(II) n itr a t 235 M angan(II) c a c b o n a t 235 M angan(II) s u n fu a 2 6 10.7 Các hợp chất vớỉ s ố oxi hóa + 23 6 10.8 Các hợp chất với s ố oxi h ó a+ 6 237 10.9 Các hợp chất với s ố o xi hóa + 23 8
C h n g 11
Các nguyên tố nhóm VIIIB ( Sát - Coban - Niken )
11.1 Nhận xét chung nguyên tố nhóm VIIIB (họ sắt họ platin) 243 11.2 Nhận xét chung kim loại họ sắt 245 11.3 Trạng thái thiên nhiên thành phần ñồng vị 247 1 ð iều c h ế F e, Co , N i 24 8 11.5 Tính chất lý học F e, Co , N i ứng d ụ n g 2 0 11.6 Tính chất hóa học Fe, Co , N i 251 11.7 Hợp chất cacbonyl Fe, Co , N i 255
Các hợp chất với số oxi hóa +2 257
11.8 Các oxit FeO , CoO , N i O 2 8 11.9 Các hiñroxit F e(O H )2 , C o(O H)2 , N i(O H)2 2 9 11.10 Các halogenua F e ( I I ) , C o (I I), N i( I I ) 2 0 11.11 Các sunfua F e ( I I ) , C o (I I ), N i( I I ) 2 2 11.12 Các xianua F e ( I I ) , C o (I I ), N i( I I ) : 2 4 11.13 Các sunfat F e (I I ) , C o ( I I), N i ( I I ) 26 5 11.14 Các nitrat Fe(II) , Co(II) , N i ( I I ) 2 6 11.15 M uối cacbonat F e(II) , Co(II) , N i(I I ) 2 7
Các hợp chất với số oxi hóa +3 268
11.16 Các oxit Fe20 3, C o20 3, N i20 3, 2 8
(13)12 Mục lục
11.18 Các halogeaua Fe(III) , Co(III) 273 11.19 Các sunfat Fe(III) , Co(III) , 274 11.20 Sắt (III) nitrat 276 11.21 Các suníũa Fe(III) Co(III) 27 6 11.22 Phức chất xianua Fe(III) C o (III) 276
Hợp chất sắt với số oxi hóa + 278
TÀI LIỆU THAM KHẢO
(14)CHƯƠNG 1
ðẠI CƯƠNG VỂ KIM LOẠI
1 ỉ Sự phân bô kim loại thiên nhiên Vị trí kim loại trong bảng tuần hồn
(1) Một đặc tính quan trọng ngun tố hóa học tính phổ biến trong thiên nhiên Hầu hết kim loại có thành phần vỏ đất, có nựớc ñại dương, trong thể sống với mức độ nhiều khác nhau.
• Trong vỏ ñất (phần thạch quyển) kim loại A l, Na, Fe, Ca, M g, K, Ti, Mn và một số phi kim khác nguyên tố có ñộ phổ biến lớn Trong bảng ñây là thành phần phần trăm số nguyên tử phần trăm khối lượng củạ ngun tố đó:
B ả n g Thành phần ngun tố có độ.phổ biến cao thạch quyển
Nguyên tố % nguyên tử % khối lượng Nguyên tố % nguyên tử % khối lượng
0 58 47,20 • H 3,0 (0,15)
Si 20 27,60 AI 6,6 8,80
Na 2,4 2,64 Fe 2,0 5,10
Ca 2,0 3,60 Mg 2,0 2,10
K 1,4 2,60 Ti 2,5 1(T1 6 1CT1
c (1,5.10-’ ) (1 10H ) p 5 10"5 8 10"2
Mn 3,2 1CT2 9 1CT2 N (2,5 1CT2) (1.1(T2 ) .
s 3,0 1<r2 5 10;
• Trong nước ñại dương , kim loại có hàm lượng cao Na, M g, K, Ca ứng với thành phần sau:
Na : chiếm 1,0354 % ( khối lượng ); 10,354 m g/ /.
M g : chiếm 0,1297% ( khối lượng ); 1,2 m g // < K : chiếm 0,0388% ( khối lượng ); 387,5 m g/ /.
Ca : chiếm 0,0408% ( khối lượng ); 8,0 m g/ /.
• Những kim loại chiếm thành phần cao thể sống , có thành phần phần trăm
(15)14 ðại cương kim loại
C a : 10' 1 %
K : 10“ %
Mg : 1CT2 %
Na : '2%
Fe : 10 2%
A I : 10"3%
Ba : 1Cr3% S r : 10"3 %
Mn : 1.1( r 3% Zn : 1Cr4% Cu : 2.1CT4 %
(2) Hầu hết cá c nguyên tố hóa học kim loại , chiếm 80% tổng số nguyên tố Trong bảng tuần hồn cá c kim loại xếp phần bên trái phía bảng coi Be, Al, G e, Sr, Po n gu n tố giới hạn Cịn phần bên phải phía bảng nguyên tố phi kim giới hạn B, Si, A s Te.Vậy kim loại phi kirn có ranh giới gần ñúng là ñường thẳng nằm hai dãy nguyên tố nêu Các nguyên tố giới hạn nằm cạnh ñường ranh giới ñó ñược xem nguyên tố bán kim.
Tóm lại, cá c nguyên tố chuyển tiếp , nguyên tố nhóm IA IIA, nguyên tố nặng nhóm III A , IV A , V A ñều kim loại.
Bảng Vị trí kim lo i, bán kim loại vả phi kim loại bảng tuần hoàn
1 H He 3 Li 4 Be 5 B c 7 N 9 F 10 Ne 11 Na 12 Mg 13 AI 14 Si 15 p 16 s 17 Cl 18 Ar 19 K 20 Ca
21 Sc
-30 Zn 31 Ga 32 Ge 33 As 34 Se 35 Br 36 Kr 37 Rb 38 Sr
39 -
Y
-48 Cd 49 In 50 Sn 51 Sb 52 Te 53 I 54 Xe 55 Cs 56 Ba
57 La
-80 Hg 81 TI 82 Pb 83 Bi 84 Po 85 At 86 Rn 87 Fr 88 Ra
(3) X ét cấu trúc lớp vỏ electron hầu hết kim loại có từ đến electron ở lớp vỏ ngồi cùng:
• Các k im lo i nhóm IA IIA có số electron lớp vỏ ngồi n s' ' 2 ( n số thứ tự chu kỳ ) V í dụ với N a ( i ' ); Ca ( As2 ).
• Các k im lo i từ nhóm IIIA đến VIIA có số electron lớp vỏ n s2np' 5 V í dụ AI ( 3s 23p' ) ; A t( s 26 p5 )
• Trong ch u kỳ , sau xây dựng xong lớp i\ nguyên tố từ ô 21 nhịm IIIB (Sc) đến 30 nh óm IIB ( Zn ) họp thành dãy kim loại chuyển tiếp thứ , có cấu hình electron ngồi cù n g 3c/ 110 í ’ ' V í dụ :
(2 ) Sc (30) Zn
3d ' s2 3 d 10 s 2
(16)Hóa học Vô cơ 15
lượng phân mức lượng (n - 1)d ns ở nguyên tố chuyển tiếp gây ra.
• Trong chu kỳ , có 10 kim loại chuyển tiếp từ 39 nhóm IIIB(Y) đến 48 ở nhóm IIB (Cd) có cấu hình lớp ngồi 4c/' 10 5i-' 2 V í dụ
(39 ) Y (48) Cd
4 d ' s 2 4 d ì0 s2
Những sai lệch cấu hình electron chu kỳ có nguồn g ốc trên. Như , cấu hình electron kim loại thuộc hai dãy chuyển tiếp có dạng chung là:
( n - n s ' - 2
• Trong chu kỳ 6, ngồi 10 kim loại họ d có cấu , cịn có 14 ngun tố kim loại họ / từ 58 (Ce) đến 71 (Lu) D ãy nguyên tố không ứng với dãy nguyên tố các chu kỳ , ñược gọi nguyên tố (kim loại) ñất hay gọi nguyên tố họ lantan (la n ta n o it) Lớp vỏ electron lớp :
4/ 2' 145 d ° 6s-V í dụ:
( 58) Ce (64) Gd (71) Lu
4 f 26 s2 4/ 75 d16 s 2 4/ 14 5í/' 6 s2
Những sai lệch dãy khác jft lượng phân mức ( /7 - )d ns; (/? - ) / ( /7 - )d gây ra.
• Trong chu kỳ , có 14 nguyên tố kim loại thuộc h ọ / t (Th) đến 103(Lr) cũng có lớp vỏ tương tự
1 Cấu trúc tinh thể kim loại
• Ớ trạng thái rắn, hầu hết kim loại ñều kết tinh theo ba dạng mạng tinh thể là: mạng lục phương ( lp ), mạng lập phương tâm diện ( lptd ) m ạng lập phương tâm khối( lptk ).
a H H
Hình Ba dạng mạng tinh thể kim lo i:
(1) mạng iục phương; (2) mạng lập phương tâm diện; (3) mạng lập phương tâm khối.
(17)16 ðại cương kim loại
M ột s ố kim loại kết tinh mạng hỗn hợp ; m ột số kim loại tuỳ theo nhiệt độ mà có dạng khác V í dụ coban kết tinh theo mạng hỗn hợp lục phương lập phương; scanñi ở °c tinh thể có m ạng lập phương tâm diện , nhiệt độ cao lại c ó m ạng lục phương ( hình 1).
• Trong kiểu mạng tinh thể , nguyên tử kim loại xem hạt cầu có kích thước xếp đặc sít vào thành lớp , hạt cầu ñược bao quanh 6 hạt khác, nối tâm hạt cầu đoạn thẳng những hình tam giác dính sát hình với hình ( hình 2).
• Nếu xếp m ột lớp hạt cầu thứ hai lên lớp thứ nhất, ñể cho cách xếp đặc khít hạt cầu lớp thứ hai phải xếp vào chỗ lõm lớp thứ , lúc phần số chỗ lõm được che khuất (1) số ch ỗ lõm cịn lại khơng bị che khuất (2) lớp thứ hai ( hình 3)
Chỗ lõm lớp thứ nhất.
lỡp thứ hai
H ìn h Cách xếp lớp hạt cầu thứ hai lên lớp thứ nhất:. (1) lõm ñã bị che lớp thứ h a i;
(2) lõm chưa bị che lớp thứ hai; (3) lõm lớp thứ hai.
• Khi xếp lớp thứ ba lên lớp thứ hai xảy theo hai cách khác nhau.
(18)Hóa học Vơ cơ 17
H ìn h Cách xếp lớp hạt cầu thứ ba lên lớp ỉhứ hai.
• Như , lớp thứ lớp thứ ba tương ứng với ñược kí hiệu A BA Nếu tiếp tục chồng thêm , lớp thứ hai tương ứng lớp thứ tư, lớp thứ ba tương ứng lớp thứ sáu và
ñược dãy AB ABAB Cách xếp tạo mạng tinh thể lục phương .
Trong mạng lục phương (hình hình 5) ếc hạt cầu chiếm 74% thể tích kim loại , m ỗi nguyên tử kim loại ñược bao quanh 12 nguyên tử kim loại khác ( 6
nguyên tử ở lớp, nguyên tử lớp nguyên tử lớp dưới), tinh thể mạng lục phương, nguyên tử kim loại có số phối trí 12.
• Cách thứ hai : hạt cầu lóp thứ ba xếp vào lõm của lóp thứ hai, che khuất lõm (2) (hình 3), lúc lớp này khơng tương ứng với hai lớp trước cách xếp đó được kí hiệu ABC, nghĩa hạt cầu lớp thứ ba khóng ở đúng lớp thứ ( hình 6).
H ìn h Cách xếp lục phương.
T W V I Ề í\! T B f ỉW iW ^
PMOWGMUXJW
(19)18 ðại cương kim loại
• Khi thêm lớp thứ tư, thứ năm hạt cầu lớp thứ tư chồng ñúng hạt cầu lớp thứ nhất; thứ nãm lớp thứ hai .( hình 7) tạo ra dãy ABCABC cách xếp tạo ra mạng lập phương tâm diện , hạt cầu chiếm 74% thể tích kim loại Cũng m ạng lục
phương , mạng m ỗi nguyên tử kim loại cũng ñược bao quanh 12 nguyên tử kim loại khác, nên nguyên tử kim loại có số phối trí 12.
• Cũng cách xếp trẽn m ỗi nguyên tử kim ioại c ó 8 nguyên tử nằm gần ( thay cho 12
ngun tử ) cịn có 6 nguyên tử lớp tiếp theo khoảng cách lớn 15% Cách xếp này chỉ 92% mật ñộ có cách xếp lục phương ỉập phương tâm diện , nghĩa thể tích của kim loại chiếm 68% thể tích kim loại tạo m ạn g lập phương tâm khối Số phối trí kim loại trong mạng lặ 8.
• Sự phân b ố ba dạng mạng tinh thể kĩm loại bảng tuần hồn dẫn ở
hình 9.
H ìn h 8 Cách xếp kiểu lập phương tâm khối.
õỊcS)
©
Ga G e ( Cq Ị~ỹ~| [ - ] Mn Ị g j | fc u ^ fz n ]
[~Rb| ( i js |l) ( ) ộ Ẹ )7 | ( r e ) ị ^ ) (R h ) ( p ? ) @ Irr Sn
0 đ (Đ )â â © H5 @@
Pm 5m
Q 0 □ o
( I p t d ) ( I p) ( L p t k ) ( Lp/ l p t d)
0 0 0 (Tm) (Yb)
Hình Các kiểu cấu trúc mạng tinh thể kim loại bảng tuần hoàn. ( Iptd : lập phương tâm diện; lp: lục phương; ]ptk: lập phương tâm kh ố i; một sơ' kí hiệu lổng vào kí hiệu to dạng cấu trúc bền ở 25°c ; kí hiệu lp/lptd cấu trúc dạng hỗn hợp).
(20)Hóa học Vơ cơ 19
N ói chung, đa s ố kim loại kết tinh ñều theo mạng lục phương mạng lập phương tâm diện với số phối trí 12; cấu trúc kim loại khác m ột so với cấu trúc tinh thể lý tưởng; ñặc biệt cấu trúc lục phương
N ói cách khác, phân b ố nguyên tử kim loại hồn tồn theo kiểu mạng lưới khơng gian ñã nêu , lặp lại cách tuần hoàn chặt chẽ theo ba chiểu toàn bộ tinh thể , xảy trường hợp lý tưởng , mà ñiều kiện kết tinh khơng gây sự biến đổi cấu tạo Thực tế , đa số trường hợp , d o hình thành tinh thể ln ln diễn điều kiện làm cho hình dạng bên ngồi tinh thể bị biến đổi, hoặc đã làm cho cấu trúc bên tinh thể c ó sai lệch ñó phân b ố hình học hoặc thành phần tiểu phân Có thể có trường hợp sau:
M ạng tinh thể c ó thể thiếu m ột số nguyên tử kim loại nút mạng [ gọi mạng khuyết Sơtky ( Schottky)] c ó t hể c ó nguyên tử kim loại nằm khoảng nút nào [ gọi m ạng khuyết Phơrenken ( Frenkel)]; ngồi nút bị thay một nguyên tử kim loại khác ( hình 10).
• • • • • • • • • • • • •
• • • • • • • •
• • • • • • • • • • • • • • o ế • •
« • • • • • • • • • •
• • • • • o • •
•
(1) (2) (3) (4)
H ìn h Một sâñiểm khuyết mạng lưới:
(1) mạng lý tưỏng; (3) mạng khuyết Phơrenken; (2) mạng khuyết Sôtky ; (4) nút thay thế.
1.3 Thành phần cấu trúc tinh thể hợp kim
(1) • Hợp kim vật ỉiệu có tính chất kim loại mà thành phẩn gồm kim loại c bản và kim ỉoại khác phi kim V í dụ : loại hợp kim thép khơng gỉ có thành phần 80,6% Fe, 18% Cr, 1% N i 0,4% C; hợp kim W ood có 50% Bi, 25% Pb, 12,5% Sn,
12,5% Cd
Dựa vào thành phần cấu trúc tinh thể người ta chia hợp kim thành loại hợp kim dung dịch , hợp kim dị thể hợp chất kim loại ( metalit).
(2) • Hợp kim dung dịch hay gọi du n g dịch rán hỗn hợp ñồng thể mà cấu tử phân bố đồng nóng chảy Ngun tử chất tan c ó thể chiếm vị trí kim loại dung mơi (nút mạng lưới) hình thành mạng tinh thể hồn tạp kiểu thay thế; hoặc c ó thể xâm nhập khoảng nút mạng lưới hình thành m n g tinh th ể hỗn tạp k iể u xãin nhập.