CAU TRUC MANG TINH THE

* C¸c electron ho¸ trÞ chuyÓn ®éng tù do trong toµn tinh thÓ * Lùc liªn kÕt kim lo¹i cµng m¹nh khi sè electron ho¸ trÞ chuyÓn thµnh electron tù do cµng lín. ThuyÕt khÝ electron gi¶i thÝ[r]

2

* Tinh thĨ kim lo¹i * Tinh thĨ ion

* Tinh thể nguyên tử (tinh thể cộng hoá trị) * Tinh thể phân tử

4

Ô sở (tế bào bản)

* Là mạng tinh thể nhỏ mà cách tÞnh tiÕn nã theo h íng cđa ba trơc tinh thể ta thu đ ợc toàn tinh thĨ

* Mỗi sở đ ợc đặc tr ng bởi:

H»ng sè m¹ng: a, b, c, , , 

Số đơn vị cấu trúc : n Số phối trí

1.M¹ng tinh thể kim loại:

Mạng lập ph ơng tâm diện (lptd) Mạng lục ph ơng chặt khít (lpck) Mạng lập ph ơng tâm khối (lptk)

Kim loại kết tinh chđ u theo ba kiĨu m¹ng tinh thĨ:

6

Hèc b¸t diƯn

Hèc tø diÖn

A

C

A

B

B

Lập ph ơng tâm mặt

A

B B

A A

Lục ph ơng chặt khÝt

A A

B

1.1 Sù s¾p xếp nguyên tử kim loại

A

A

C

H×nh phèi trÝ cđa mạng tinh thể kim loại

A

B

C A

A

B

8

Hốc tứ diện hốc bát diện

Xác định hốc tứ diện bát diện mạng lập ph ơng tâm mặt (lptm)

Sè hèc tø diÖn : hèc

Sè hèc b¸t diƯn : + 12.1/4 = hốc

Lập ph ơng tâm mặt

T

10

Xác định hốc tứ diện bát diện mạng lục ph ơng chặt khít (lpck)

Sè hèc tø diƯn : Sè hèc b¸t diƯn :

Lơc ph ¬ng chỈt khÝt T

T O

2 a

a a

= 4r

Tính độ đặc khít tinh thể lập ph ng tõm khi

Số cầu ô sở: 1+8.1/8 = Tổng thể tích cÇu

12

Tính độ đặc khít mạng lập ph ơng tâm mặt

Sè cầu ô sở: 6.1/2 + 8.1/8 = Tổng thể tích cầu

Thể tích ô sở = 74 % a

a

a

a

a a

a

a a

3

2a

a = 2.r Ô sở

b a

Số cầu ô sở: 4.1/6 + 4.1/12 + =

14

Bảng tổng quát đặc điểm mạng tinh thể kim loại

CÊu tró c H»ng sè m¹ng

Sè ®v cÊu tró c (n)

Số phối trí Số hốc T Số hỗc O Độ đặc

khÝ t (%) Kim loại Lập phơng tâm

khối (lptk)

===90o

a=b=c - - 68

Kim lo¹i kiỊm, Ba, Fe, V, Cr

LËp phơng tâm diệ n (lptd)

===90o

a=b=c 12 74

Au, Ag, Cu, Ni, Pb, Pd,

Pt, Lục phơng chặt

khí t (lpck)

==90o

=120o

a=bc

1.2.Liên kết kim loại

ã Thuyết khÝ electron

16

ThuyÕt khÝ electron

Tinh thể kim loại gồm:

* Các cation kim loại nằm nút mạng

* Các electron hố trị chuyển động tự tồn tinh thể * Lực liên kết kim loại mạnh số electron hoá trị chuyển thành electron tự lớn

Thuyết khí electron giải thích rính chất vật lý kim loại Do electron liên kết kim loại chuyển động tự nên

* Các electron chuyển động thành dịng đặt hiệu điện vào hai đầu kim loại

* Khi lớp tr ợt lên không xuất lực đẩy bổ xung Tinh thể kim loại biến dạng mà không bị phá vỡ

* Các electron có khả truyền dao động nhiệt từ nơi đến nơi khác mạng tinh thể

ThuyÕt vïng

(thuyÕt MO áp dụng cho hệ nhiều nguyên tử)

* N AO có mức l ợng gần tổ hợp thành N MO có mức l ợng khác N lớn mức l ợng gần tạo thành vùng l ợng

* Các AO hoá trị s, p, d kim loại có l ợng khác tạo vùng l ợng khác Các vùng xen phủ cách vùng MO gọi vùng cấm

* Cỏc e chiếm MO có l ợng từ thấp đến cao, MO có tối đa

hai e Vùng gồm MO bão hoà e gọi vùng hố trị Vùng MO khơng bị chiếm hồn tồn e có khả chuyển động tự vùng dẫn

18

1s 2s

Li Li2 Li3 Li8 LiN E Vïng Vïng Vïng 1s 2s 2p 3s 3p Vïng Vïng Vïng cÊm

Vïng xen phñ

Mg MgN

E dÉn hoá trị cấm dẫn hoá trị

Vùng hoá trị Vùng dẫn điền đầy nửa

Vïng cÊm

E

Vïng dÉn

Vïng ho¸ trị

Vùng cấm hẹp

Chất bán dẫn có vïng cÊm hÑp ( E < eV) E

Vùng dẫn

Vùng hoá trị

Vùng cấm rộng

Chất cách điện có vùng cấm rộng ( E > eV) E

Vùng hoá trị E

Vùng dẫn

nhiều electron có mặt (không cã vïng cÊm)

20

2.Tinh thÓ ion

* Tinh thể hợp chất ion đ ợc tạo thành cation anion hình cầu có bán kính xác định

* Lực liên kết ion lực hút tĩnh điện không định h ớng

* Hợp chất ion đ ợc hình thành từ nguyên tử có hiệu độ âm điện lớn Những e hố trị ngun tử có độ âm điện nhỏ đ ợc coi nh chuyển hoàn tồn sang obitan ngun tử có độ âm điện lớn tạo ion trái dấu hút

* C¸c anion th êng cã b¸n kÝnh lín cation nên tinh thể ng ời ta coi anion nh cầu xếp khít theo kiểu lptm,

Tinh thĨ hỵp chÊt ion dạng MX

Điều kiện bền cấu trúc:

0.22<

X

rM

r

<0.41kiểuphốitrítứdiện(sốphốitrícuaMlà4):mạng sphaleritvàvuaritcủaZnS

0.41<

X

rM

r

<0.73kiểuphốitríbátdiện(sốphốitrícuaMlà6):mạng NaCl,NiAs

0.73<

X

rM

r

<1kiểuphốitrílậpphơng(sốphốitrícủaMlà8):

22 Na

Cl

Tinh thĨ NaCl

* C¸c ion Cl -xÕp theo kiểu lập ph ơng tâm mặt, cation Na+ nhỏ

hơn chiếm hết số hốc bát diện Tinh thể NaCl gåm hai m¹ng lËp

ph ơng tâm mặt lồng vào Số phối trí Na+ Cl- 6

* Sè ion Cl- mét « c¬ së: 8.1/8 + 6.1/2 = 4

* Số ion Na+ ô sở: 12.1/4 + 1.1 = 4

Ni As

Mạng tinh thể NiAs

Các ion As3- xếp theo kiểu

lục ph ơng chặt khít Các ion Ni3+ chiÕm hÕt sè hèc b¸t diƯn

24

Cs Cl

Tinh thÓ CsCl

S Zn

A

A'

B

B'

A

C¸c ion S2- xếp theo kiểu

lục ph ơng, ion Zn2+ chiÕm

mét nưa sè hèc tø diƯn M¹ng vuarit bao gồm hai mạng lục ph ơng chặt khít lång vµo

Tinh thĨ vuarit

26

Sphalerit ZnS S

Zn

S2- xếp theo kiểu lập ph ơng

tâm măt, c¸c ion Zn2+ chiÕm mét

nưa sè hèc tø diƯn M¹ng sphalerit