NaCl CsCl
TiO,(Rutin)
Qua đây chúng ta thấy: Trong các chất tinh thé có thành phan hợp thức (tỉ
lượng) AB các số phối trí của cation và anion bằng nhau, còn ở các hợp chất có thành phan hợp thức( tỉ lượng ) AB; tỉ số các số phối trí này là 2:1.
SVTH: LE THỊ PHƯƠNG THUY Trang 62
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TRAN THỊ VAN
Vấn dé cin được làm sáng tỏ ở đây là kiểu cấu trúc của một hợp chất ion được quyết định chủ yếu bởi yếu tố nào. Xét theo quan điểm tĩnh điện, một cấu trúc ion . bao gdm các ion có đối xứng cầu A” và B', sẽ bén nhất, nếu các ion tiếp
xúc với nhau và được phân bố đối xứng. Như vậy, cấu trúc của các hợp chất ion chỉ được quyết định bởi các yếu tố hình học, nghĩa là bởi số tương đối của các ion khác nhau (bởi kiểu công thức) và bởi các kích thước của chúng. Khi xét yếu tố thứ hai.
ta thường xét tỉ số các bán kính cation va anion, Vì một ion càng lớn chừng nào thì số ion khác dấu tiếp xúc với nó càng lớn chừng đó nên có thể nói rằng tỉ số nói ở
trên quyết định số lượng và cách sắp xếp các ion này quanh một ion khác trong
mạng tính thể. Nói một cách khác, tỉ số này quyết định số phối trí và kiểu phối trí của các ion trong mang tinh thể. Vì các ion là các phần tử mạng điện, nên đối với mỗi kiểu phối trí có một cấu hình bên nhất định . Cấu hình bến tương ứng với số
phối trí hai là cấu hình thẳng B-A-B, vì khi đó lực đẩy giữa các ion cùng dấu là cực tiểu. Các cấu hình bén tương ứng với các số phối trí 3, 4, 6 và 8 lan lượt là tam
giác, bốn mặt, tắm mat và lập phương.
Để có thể đự đoán được kiểu cấu trúc của các hợp chất ion AB và AB;
chúng ta ln lượt tính tỉ số giới hạn của các bán kính đối với mỗi kiểu cấu trúc đã
nói ở trên, nghĩa là tính tỉ số đó, khi các ion chỉ hơi chạm nhau lúc chúng tiếp xúc
với cation (khi có sự sắp xếp hoàn hảo).
Kiểu cấu trúc Xezi Clorua(CsCl)
Các hợp chất ion có cấu trúc kiểu này déu có mạng tinh thể giống mạng tinh thể của CsCl. Trong mạng tính thể này (hình 39) số phối trí của mỗi ion đều bằng 8. quanh mỗi ion có 8 ion khác dấu được phân bố ở
các đỉnh của một hình lập phương. Như vậy, kiểu phối trí
của các ion ở đây là kiểu phối trí lập phương, lập ein
phương. Ti số của các bán kính bằng OdwarDe ee
[Cs _ 169—=— =093 Icy 181
Để tinh tỉ số giới hạn của các bán kính, chúng ta dùng sơ đổ ở (hình 38). Từ
sơ đồ này chúng ta thấy :
2r° =a
s ows
F 20,732 (26a)
r
Như vậy cấu trúc mang ion kiểu CsCl sẽ được hình thành ở điều kiện sau:
SVTH: LÊ THỊ PHƯƠNG THÚY Trang 63
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TRAN THỊ VAN
(Hình 38)-Sư phối trí ion và tỉ số giới hạn của các bán kính.
Trong mạng tinh thé NaCl, kiểu phối trí của các ion là kiểu phối trí tám
mặt- tám mặt, nghĩa là quanh một ion có 6 ion khác dấu được phân bố ở các đỉnh của một hình 8 mặt đều h,37a. Tỉ số của các bán kính bằng:
na’ „ SỐ _ Q43
roy TẾI
Bằng cách tính tương tự cách tính đối với kiểu cấu trúc CsCl, chúng ta tìm
được tỉ số giới hạn của các bán kính.
F =0414
r
Như ta đã biết, nếu tử số 2 0.732, hợp chất ion kết tinh theo mang CsCl;
r
Vì vậy, mang tinh thể kiểu NaC! được hình thành trong điều kiện
0414<#- < 0.732
r
Kiểu cấu trúc Fluorit(CaF,)
Khác với hai trường hợp trước, trong mạng Fluorit số phối trí của cation
khác với số phối trí của anion. Mỗi cation Ca?* được bao quanh bởi 8 ion F nim tại 8 đỉnh của một hình lập phương, mỗi ion F được bao quanh bởi 4 ion Ca?" nằm ở
đỉnh của một hình 4 mặt đều Kiểu phối trí của các ion ở đây là kiểu phối trí lập
phương -bốn mặt, Tỉ số của các bán kính bằng Pca". i = 0.733,
r
+
Tỉ số giới hạn của các bán kính P— bằng 0.732 vì ở đây ion đương cũng
r
nằm ở tâm một hình lập phương.
Điều kiện để cho một hợp chất ion có cấu trúc kiểu CaF, là
P xz032
r
Như đã nói ở trên, các hợp chất ion AB; kết tinh theo kiểu mạng Fluorit.
Nhiều hợp chất AB; cũng có cấu trúc kiểu này, nhưng vị trí của cation và anion được xếp ngược lại. Đây là cấu trúc phản Fluorit.
Kiểu cấy trúc Rutin(TiO,):
SVTH: LÊ THỊ PHƯƠNG THÚY Trang 64