VẬT LÍ TINH THỂ CHƯƠNG II: CẤU TRÚC TINH THỂ Giảng viên: PGS.TS Trương Minh Đức Lớp: LL PP dạy học mơn Vật lí Khóa: 24 Nhóm thực hiện: Nhóm CHƯƠNG II: CẤU TRÚC TINH THỂ 2.1 Phương pháp diễn tả cấu trúc tinh thể 2.1.1 Ngun lí xếp cầu 2.1.2 Các hổng hai kiểu xếp cầu 2.1.3 Kích thước hổng 2.1.4 Ý nghĩa ngun lý xếp cầu hóa học tinh thể 2.2 Số phối trí hình phối trí 2.1 Phương pháp diễn tả cấu trúc tinh thể 2.1.1 Ngun lý xếp cầu Để diễn tả cấu trúc tinh thể có nhiều phương pháp: • Dựa vào kiểu tế bào mạng • Dựa vào cách nối đa diện khơng gian • Dựa vào quy tắc cầu chồng khít (xếp khít cầu) Trong tinh thể học thường dùng quy tắc cầu chồng khít 2.1 Phương pháp diễn tả cấu trúc tinh thể 2.1.1 Ngun lý xếp cầu • Quy tắc cầu chồng khít: Giả sử ta có số lượng lớn cầu có kích thước nhau, ta xếp cầu vào khoảng khơng gian giới hạn để cầu tiếp xúc với cho chặt khít (có nghĩa khoảng khơng gian tự tích bé nhất, độ đặc khít lớn nhất) • Có kiểu xếp khít: Xếp khít lục phương (kiểu ABABAB…) Xếp khít lập phương (kiểu ABCABCAB….) 2.1 Phương pháp diễn tả cấu trúc tinh thể 2.1.1 Ngun lý xếp cầu • Lớp thứ (gọi lớp A): Trường hợp Trường hợp 2.1 Phương pháp diễn tả cấu trúc tinh thể 2.1.1 Ngun lý xếp cầu • Lớp thứ (gọi lớp A): Trên mặt phẳng cầu xếp khít cầu tiếp giáp với tất cầu khác xung quanh 2.1 Phương pháp diễn tả cấu trúc tinh thể 2.1.1 Ngun lý xếp cầu • Lớp thứ (gọi lớp A): Có vò trí lõm vào lớp thứ thuộc hai loại B C 2.1 Phương pháp diễn tả cấu trúc tinh thể 2.1.1 Ngun lý xếp cầu • Lớp thứ hai Có thể đặt cầu lớp thứ hai vào vị trí B C cho cầu lớp thứ hai tiếp xúc với cầu lớp thứ ngược lại cầu lớp thứ tiếp xúc với cầu lớp thứ hai Đó vtcb bền vững, khiến lớp cầu khơng thể trượt lên - Giả sử lớp thứ hai chiếm vị trí B (nên gọi lớp thứ hai lớp B) A C A B B A A B CA BB A BAA C 2.1 Phương pháp diễn tả cấu trúc tinh thể 2.1.1 Ngun lý xếp cầu Lớp thứ ba: Có cách xếp: + Cách 1: Đặt cho cầu lớp trùng vào vị trí tương ứng lớp thứ 1, nghĩa chu kì lặp lại lớp 2, lớp xếp theo thứ tự ABABAB… ⇒ Đó kiểu xếp cầu lục phương CHƯƠNG II CẤU TRÚC TINH THỂ 2.2 Số phối trí hình phối trí Số phối trí ngun tử hay ion Ai biểu thị số láng giềng V gần , ký hiệu x Ai /V = [x] Đối với hợp chất có cơng thức chung AmBn , ta xác định số phối trí chất A B với (ví dụ A/A, B/B ) với chất khác (A/B hay B/A) Chỉ ba khoảng cách dAA , dBB, hay dAB tương ứng với khoảng cách d cho láng giềng gần CHƯƠNG II CẤU TRÚC TINH THỂ 2.2 Số phối trí hình phối trí Nối tâm ngun tử (ion ) Aj vây quanh ngun tử (ion ) cho Ai đoạn thẳng nhận hình phối trí ngun tử (ion) Số phối trí khơng có thứ ngun khơng phụ thuộc vào chất hóa học láng giềng Hình phối trí mạng tinh thể CHƯƠNG II CẤU TRÚC TINH THỂ Biểu diễn phân bố ion mạng lưới NaCl: 2.2 Số phối trí hình phối trí Na + Cl - Ở ion Na+ hay ion Cl- bọc quanh ion khác dấu , ion nằm bên phía ion trung tâm Vậy tinh thể muối ăn số phối trí Na+/Cl-, Cl-/Na+ [6] hình phối trí bát diện Tương tự Na+/Na+ = Cl-/Cl- = [12] Na + Cl - CHƯƠNG II CẤU TRÚC TINH THỂ 2.2 Số phối trí hình phối trí Trong kiểu cấu trúc tinh thể ta hay gặp số số phối trí sau : Sft Đa diện phối trí Tam giác Tứ diện Bát diện Lập phương Tam giác Bát diện Tứ diện Lập phương CHƯƠNG II CẤU TRÚC TINH THỂ 2.2 Số phối trí hình phối trí Trường hợp ion kích thước xếp sít đặc số phối trí cực đại 12 Các kim loại dù xếp cầu loại có sft = 12 có hình phối trí hình 14 mặt gồm mặt vng tam giác Hình phối trí mạng lập phương tâm mặt Hình phối trí mạng lục giác xếp chặt CHƯƠNG II CẤU TRÚC TINH THỂ 2.2 Số phối trí hình phối trí Hình phối trí đặc trưng cho sft = hình tháp tứ phương Ví dụ : Khống millerit ( NiS ) , ngun tử Ni nằm gần sát đáy vng tháp S S S Ni S S CHƯƠNG II CẤU TRÚC TINH THỂ 2.2 Số phối trí hình phối trí Với sft = Mo molipdenit MoS2 có hình phối trí lăng trụ tam phương CHƯƠNG II CẤU TRÚC TINH THỂ 2.2 Số phối trí hình phối trí Hiếm có số phối trí hình phối trí hình tạ đặc trưng cho ngun tử ơxy CO2 kết tinh Ở ta chấp nhận giả thiết đơn giản hóa coi ion qủa cầu cứng có bán kính xác định Còn thực tế khơng phải Trị số bán kính ion khơng phụ thuộc vào chất thiên nhiên ngun tử bị ion hóa mà phụ thuộc vào trạng thái ion mạng lưới tinh thể định , chủ yếu phụ thuộc vào điện tích ion 0 Α Α Ví dụ : rMn2 + = , 91 , rMn3 + = 0,67 rMn4+ = 0,52 Α CÁM ƠN THẦY VÀ CÁC BẠN ĐÃ CHÚ Ý LẮNG NGHE [...]...2.1 Phương pháp diễn tả cấu trúc tinh thể 2.1.1 Ngun lý xếp cầu • Kiểu xếp cầu lục phương 2.1 Phương pháp diễn tả cấu trúc tinh thể 2.1.1 Ngun lý xếp cầu Lớp thứ ba: Có 2 cách xếp: + Cách 2: Đặt các quả cầu lên các vị trí lõm C, ta sẽ hình thành một lớp mới (lớp C) đến lớp thứ tư mới lặp lại lớp A nghĩa là chu kì lặp lại của các lớp là 3,thứ tự liên tiếp các lớp là ABCABC … ⇒ Đó là kiểu xếp cầu lập phương. .. là ABCABC … ⇒ Đó là kiểu xếp cầu lập phương tâm mặt A A C BB B A A A C C B A A 2.1 Phương pháp diễn tả cấu trúc tinh thể 2.1.1 Ngun lý xếp cầu Kiểu xếp cầu lập phương tâm mặt 2.1 Phương pháp diễn tả cấu trúc tinh thể 2.1.2 Các hổng trong hai kiểu xếp cầu  Sự giống nhau trong hai kiểu xếp khít lục phương và xếp khít lập phương là: mỗi quả cầu đều tiếp xúc với 12 quả cầu khác và tỉ lệ khơng gian bị chiếm... Tùy trường hợp mà các cation có các phương thức chiếm các hổng riêng Ví dụ 1: Trong tinh thể NaCl Cl- xếp theo kiểu lập phương Na+ chiếm số hổng bát diện Cation chiếm hết các hổng bát diện Tỉ số Cation : Anion = 1 : 1 Vd : NaCl, KCl … Cation chiếm các hổng tứ diện (số hổng tứ diện chỉ bị chiếm một nữa) Ngồi ra các Cation còn chiếm ½ số hổng tứ diện bằng cách khác Cấu trúc đa dạng ... 4,3% về khối lượng a) Hãy tính số ngun tử trung bình của C trong mỗi ơ sơ cấp b) khối lượng riêng D của thép Giải Số ngun tử Fe trong một mạng cơ sở lập phương tâm khối là: 2 Dựavào ơ mạngcơsở ta có : a =4r a = 2.86 0A a) Trong m(g) thép có: khối lượng C = %C.m (g); Số nguntử C= NA khối lượng Fe = %Fe.m(g) Số nguntửFe= NA Số ngun tử C? 1 ơ cơsởlà : 2 ( Số ngun tử Fe =2 Số nguntử C trong NA) : ( NA)... 8 hổng tứ diện Mỗi hổng tứ diện lại chung cho 4 quả cầu nên mỗi hổng tứ diện chỉ có 1/4 thuộc quả cầu đã cho o Nên số hổng tứ diện tính trên mỗi quả cầu là 1/4 8 = 2 o Hay ứng với n quả cầu thì có 1/4.8.n = 2n hổng tứ diện o Hổng tứ diện THổng tứ diện T+ 2.1 Phương pháp diễn tả cấu trúc tinh thể 2.1.2 Các hổng trong hai kiểu xếp cầu  Hổng bát diện (B) o Là khoảng khơng gian giữa 6 quả cầu được xếp... kim hoặc chuyển pha, trong những điều kiện xác định, một số ngun tử của ngun tố hợp kim chiếm chỗ trong các loại lỗ hổng khác nhau của mạng kim loại nền, nếu chúng có kích thước phù hợp, kết quả dẫn đến thay đổi cấu trúc và tính chất của vật liệu 2.1.4 Ý nghĩa của ngun lý xếp cầu đối với hóa học tinh thể Ngun lý xếp cầu được áp dụng để mơ tả cấu trúc vi mơ các hợp chất ion Các Cation và Anion được xem... trống) là khoảng khơng gian bị giới hạn bởi hình khối nhiều mặt mà mỗi đỉnh khối là tâm ngun tử (hoặc ion) tại nút mạng Có 2 loại hổng trống: • Hổng tứ diện (T) • Hổng bát diện (O) 2.1 Phương pháp diễn tả cấu trúc tinh thể 2.1.2 Các hổng trong hai kiểu xếp cầu • Hổng tứ diện (T) o Là khoảng khơng gian giữa 4 quả cầu được xếp khít vào nhau Nối tâm 4 quả cầu này ta sẽ được 1 hình tứ diện o Các dãy hổng... E D D C C Tính hệ số lấp đầy(độ đặc khít)  Mạng lập phương tâm khối (cạnh a) : • Thể tích của ơ mạng Vcs = a3 • Số ngun tử trong một ơ cơ sở: 1+8.1/8 = 2 a 3 R = • Bán kính ngun tử: 4 Vcs = 2 4 π R 3 3 • Thể tích vật chất chứa trong ơ mạng: • Hệ số lấp đầy: 4 4 a 3 3 3 2 π R 2 π ( ) P= 33 = 3 34 = 0, 68 a a B A A B E E a C a D C Tính hệ số lấp đầy(độ đặc khít)  • • • • • Mạng lục phương : Thể tích... trong hai kiểu xếp cầu • Hệ số lấp đầy(độ đặc khít)của mạng tinh thể: Vvc Thể tích vật chất chứa trong ô mạn g P= Vcs = Thể tích ô mạng Tính hệ số lấp đầy(độ đặc khít)  Mạng lập phương tâm mặt (cạnh a) : +Thể tích của ơ mạng Vcs = a3 +Số ngun tử trong một ơ cơ sở là : 6 1/2 + 8 1/8 = 4 +Bán kính của ngun tử R=a 2 4 3 4 V = 4 π R + Thể tích vật chất chứa trong ơ mạng: cs 3 + Hệ số lấp đầy (Độ đặc khít):... (2) R+ r = a 3 2 Từ (1) và (2) ta có: 3 r = R( − 1) = 0, 225 R 2 a a 3 a 2 2.1.3 Kích thước các hổng  Biểu diễn hổng bát diện: Kích thước hổng bát diện: 2 2R = a 2 a R +r = 2 (3) (4) Từ (3) vào (4) ta có: 2R R +r = 2 2 ⇔ r = R( −1) = 0, 41R 2 • Ví dụ 1 : Ứng dụng Tinh thể NaCl có cấu trúc lập phương tâm mặt của các ion Na+, còn các ion Cl- chiếm các lỗ trống tám mặt trong ơ mạng cơ sở do các ion Na+