การทดลองที่ 4 โครงสร้างผลึก
DESCRIPTION
การทดลองที่ 4 โครงสร้างผลึก. ทฤษฎี. การนับจำนวนอะตอมในยูนิตเซลล์ การคำนวณความหนาแน่น 3 .การหาปริมาตรของยูนิตเซลล์. 1/8. 1/2. 1. การนับจำนวนอะตอมในยูนิตเซลล์. (1) อะตอมซึ่งอยู่ที่มุม ให้นับ 1/8 เพราะว่ามีการใช้ร่วมกันแปดยูนิตเซลล์ - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
การทดลองท การทดลองท 44โครงสร�างผล�กโครงสร�างผล�ก
ทฤษฎีทฤษฎี1 .1 .การนั�บจำ�านัวนัอะตอมในัการนั�บจำ�านัวนัอะตอมในั
ยู นั!ตเซลล$ยู นั!ตเซลล$2.2. การค�านัวณความหนัาแนั(นัการค�านัวณความหนัาแนั(นั33..การหาปร!มาตรของยู นั!ตเซลล$การหาปร!มาตรของยู นั!ตเซลล$
1. 1. การนั�บจำ�านัวนัอะตอมในัการนั�บจำ�านัวนัอะตอมในัยู นั!ตเซลล$ยู นั!ตเซลล$(1) อะตอมซ�งอยู (ทม+ม ให�นั�บ 1/8 เพราะว(ามการใช้�ร(วมก�นัแปดยู นั!ตเซลล$(2) อะตอมซ�งอยู (พ./นัผ!ว ให�นั�บ 1/2 เพราะมการใช้�ร(วมก�นัสองยู นั!ตเซลล$
1/8
1/2
1. 1. การนั�บจำ�านัวนัอะตอมในัการนั�บจำ�านัวนัอะตอมในัยู นั!ตเซลล$ยู นั!ตเซลล$(3) อะตอมซ�งอยู (ตามขอบ ให�นั�บ 1/4 เพราะมการใช้�ร(วมก�นัสยู นั!ตเซลล$(4) อะตอมซ�งอยู (ตรงกลาง ให�นั�บเต0มค.อ 1 เพราะไม(มการใช้�ร(วมก�นัก�บยู นั!ตเซลล$อ.นั
11
1/41/4
2. 2. การค�านัวณความหนัาการค�านัวณความหนัาแนั(นัแนั(นัความหนาแน�นของสาร = m = มวลของยู�น�ตเซลล�
V ปร�มาตรของยู�น�ตเซลล�
m = nM NA
(มวลของยู�น�ตเซลล�)
n เป2นัจำ�านัวนัหนั(วยู ( unit) ในัหนั�งยู นั!ตเซลล$M เป2นันั�/าหนั�กตามส ตร (formula weight) ของธาต+หร.อสารประกอบNA เป2นัเลขอาโวกาโดร (Avogadro’s
number)
3.3.การหาปร!มาตรของยู นั!ตเซลล$ การหาปร!มาตรของยู นั!ตเซลล$ Body-Centred CubicBody-Centred Cubicเส�นัทแยูงม+มทผ!วหนั�าของยู นั!ตเซลล$ (l)
l2 = a2 + a2
เส�นัทแยูงม+มของร ปล กบาศก$ (d) เท(าก�บ 4r
d a l
a
l
d
da
l
d มความส�มพ�นัธ$ก�บ l และ a ด�งนั/
d2 = l2 + a2
4( r)2 3= a2
a = a43
= a43
ปร�มาตรของยู�น�ตเซลล� 3
หนั(วยูเซลล$แบบ face-centred Cubic
a
a
l
จำากร ป l = 4r
l2 = a2 + a2
(4r)2 = 2a2
8r2 = a2
a = 2 2rปร!มาตรของหนั(วยูเซลล$ =(2 2r)3
ว!ธทดลอง-ในัการทดลองนั/จำะใช้�ล กป6งปองแทนัอนั+ภาคในัโครงผล�กซ�งอาจำเป2นัอะตอมหร.อไอออนัอยู(างใดอยู(างหนั�ง
ก . เปรยูบเทยูบการจำ�ดเรยูงอนั+ภาค 1. จั�ดเร�ยูงล�กป�งปองชั้��นเด�ยูวแบบ ก และ ข ด�งร�ป
ตอนัท ตอนัท 1 1 การจำ�ดเรยูงอะตอมในัโครงสร�างผล�กการจำ�ดเรยูงอะตอมในัโครงสร�างผล�ก
แบบ ก
A B
CD
A B
CD
แบบ ข
แบบ ก
A B
CD
A B
CD
แบบ ข2 . น�บจั"านวนล�กป�งปองที่�$ล%อมรอบล�กส�เหล&อง ตรงกลาง บ�นที่'กผลในตาราง
3 . หา packing efficiency และเปอร�เซ*นต�ชั้�องว�าง
ของการจั�ดเร�ยูงแบบ ก และ ข
การหา การหา packing efficiency packing efficiency ของของการจำ�ดเรยูงอนั+ภาคช้�/นัเดยูวการจำ�ดเรยูงอนั+ภาคช้�/นัเดยูว
1.1. ค�านัวณปร!มาตรบร!เวณแท(งค�านัวณปร!มาตรบร!เวณแท(งสเหลยูม สเหลยูม ABCD ABCD ((YY)) 2. 2. ค�านัวณปร!มาตรป6งปองค�านัวณปร!มาตรป6งปอง
ทรงกลม ทรงกลม 1 1 ล กล ก ((X)X)
Packing efficiency = X 100 Y
เปอร$เซ0นัต$ช้(องว(าง = 100- packing efficiency
ก�าหนัดให� ร�ศมของล กป6งปองทรงกลม = r
แบบ ก
A B
CD
แบบ ก ปร!มาตรของบร!เวณ ABCD = CD x DE x
= เส�นัผ(านัศ นัยู$กลางของอนั+ภาค= 2R x 3R x 2R
= 4 3 R3
E
A B
CD
แบบ ข
ปร!มาตรของบร!เวณ ABCD = AB x BC x 2R
8= R3
แบบ ข
4 . วางล�กป�งปองในชั้��นที่�$ 2ของการจั�ดเร�ยูงแบบ ก บนชั้�อง
ว�างสามเหล�$ยูมห�วต��งด�งร�ป พิ�จัารณาชั้�องเที่ที่ระฮี�ดร�ลและชั้�อง
ออกตะฮี�ดร�ล
ภาพด�านับนั
ภาพด�านัข�าง
ช้(องเททระ ฮีดร�ล ช้(องเท
ทระ ฮีดร�ล
ช้(องออกตะฮีดร�ล
ด�านับนั ด�านัข�าง
ช้(องช้(องล กบาศก$ล กบาศก$
5. เรยูงล กป6งปองในัช้�/นัท 2 ของการจำ�ดเรยูงแบบ ข ==> ==> พ!จำารณาช้(องล กบาศก$พ!จำารณาช้(องล กบาศก$
ขข . . เปรยูบเทยูบโครงสร�างเปรยูบเทยูบโครงสร�างผล�กผล�ก
BA
A Hexagonal closest Hexagonal closest packingpacking
C
AB
CubicCubic closest packing closest packing
(Face-centred cubic)(Face-centred cubic)
ABA...ABA...แบบท แบบท 11
ABABCC......แบบท แบบท 22
1 . เรยูงแพป6งปองในัช้�/นัท 3 ด�งร ป
2. นั�บจำ�านัวนัช้(องเททระฮีดร�ลและช้(องออกตะฮีดร�ลต(อหนั�งอะตอมโดยู 21. . จำ�ดเรยูงอนั+ภาคแบบ closest
packingแบบท 1 ABAB ช้�/นัท 3
ช้�/นัท 2ช้�/นัท1
23. . ป9/ นัด!นันั�/าม�นัเป2นัก�อนักลมบรรจำ+ในัช้(องเททระฮี ดร�ลท+กช้(องทล�อมรอบล กป6งปองกลางของช้�/นัท 2
24 ใส(เม0ดพลาสต!กในัช้(องออกตะฮีดร�ลท+กช้(อง
ทล�อมรอบล กป6งปองกลางของช้�/นัท 2
22. . พ!จำารณาป6งปองล กก�งกลางแพป6งปองหกเหลยูมในัช้�/นัท 2 เป2นัต�วแทนัอะตอมในัโครงสร�างผล�ก
= จำ�านัวนัก�อนัด!นันั�/าม�นัท�/งหมดทล�อมรอบอะตอม 4
= จำ�านัวนัเม0ดพลาสต!กสท�/งหมดทล�อมรอบอะตอม 6
จำ�านัวนัช้(องเททระฮีดร�ลต(อหนั�งอะตอม
จำ�านัวนัช้(องออกทะฮีดร�ลต(อหนั�งอะตอม
การนั�บจำ�านัวนัช้(องเททระฮีดร�ลและออกตะฮีดร�ลในัการจำ�ดเรยูงแบบท 2 ABCABC
ด�าเนั!นัการทดลองเช้(นัเดยูวก�บแบบท 1 แต(จำ�ดเรยูงแพป6งปองสามเหลยูม 3 ล กในัช้�/นัทสาม
ให�ห�นัม+มยูอดไปด�านัตรงก�นัข�าม ด�งร ป
ช้�/นัท 3ช้�/นัท 2ช้�/นัท1
3. นั�บเลขโคออร$ด!เนัช้�นัและพ!จำารณายู นั!ตเซลล$ ทเก!ดจำากการจำ�ดเรยูงอะตอมในัโครงสร�าง ผล�กแบบ ABAB… และ ABCABC…
• เลขโคออร�ด�เนชั้�น น�บจั"านวนล�กป�งปองที่��งหมดที่�$ ล%อมรอบล�กป�งปองกลางของชั้��นที่�$ 2 (ชั้��น B)• ยู�น�ตเซลล�ที่�$เก�ดข'�นจัากการจั�ดเร�ยูงล�กป�งปอง ม� 2 แบบ ค&อ hcp และ fcc
ช้�/นัท 1
ช้�/นัท 2
ช้�/นัท 3
Hexagonal(hcp)
ช้�/นัท 1ช้�/นัท 2
ช้�/นัท 3ช้�/นัท 4
Face-centred cubic (fcc)
ตอนัท ตอนัท2 2 โครงสร�างผล�กของโลหะทมยู โครงสร�างผล�กของโลหะทมยู นั!ตนั!ต เซลล$ เซลล$ แบบ แบบfcc fcc และ และbccbcc
fccfcc bccbcc
B
A
C
1 . สร�างยู นั!ตเซลล$แบบ fcc และ bcc
3. ค�านัวณ packing efficiency และ
เปอร$เซ0นัต$ช้(องว(างของยู นั!ตเซลล$ แบบ fcc และ bcc
2 .นั�บเลขโคออร$ด!เนัช้�นัและจำ�านัวนัอนั+ภาค ในัหนั�งยู นั!ตเซลล$
การค�านัวณ packing efficiency
1. ก�าหนัดเส�นัผ(านัศ นัยู$กลางของล กป6งปอง = 2r
2. นั�บจำ�านัวนัอนั+ภาคในัหนั�งยู นั!ตเซลล$แบบ fcc และ bcc(n)
3. ค�านัวณปร!มาตรของอนั+ภาคในัหนั�งยู นั!ตเซลล$ (n
x (r3))
4 . ค�านัวณปร!มาตรของยู นั!ตเซลล$ (V = a3)
4
3
= n x 4/3( r3) x 100 (a3)
% ช้(องว(าง = 100 - packing efficiency
packing efficiency
ตอนัท ตอนัท 3 3 โครงสร�างผล�กของโครงสร�างผล�กของสารประกอบสารประกอบกก . . แบบ แบบ Rock Rock salt - NaClsalt - NaCl
1. ป9/ นัด!นันั�/าม�นัทรงกลมแทนั Na+บรรจำ+ในัช้(องออกตะฮี
ดร�ลท�/งหมด
B
A
C
Cl
Na+
2. เปรยูบเทยูบก�บแบบจำ�าลองโครงสร�างประจำ�ากล+(ม 3. หาเลขโคออร$ด!เนัช้�นัของ NaCl โดยูนั�บจำ�านัวนั Cl-
ทล�อมรอบ Na+ และจำ�านัวนั Na+ ทล�อมรอบ Cl-
4. นั�บจำ�านัวนั Cl- และ Na+ ในัหนั�งยู นั!ตเซลล$ 5 . หาจำ�านัวนัหนั(วยูส ตรและระบ+ส ตรอยู(างง(ายูของสาร
ขข . . แบบ แบบ Zinc Zinc Blende - ZnSBlende - ZnS
B
A
C
ท�าการทดลองเช้(นัเดยูวก�บโครงสร�างแบบ Rock salt แต(ป9/ นัด!นันั�/าม�นัทรงกลมหร.อใช้�เม0ดพลาสต!กแทนั Zn2+ บรรจำ+ในัช้(องเททระฮีดร�ลช้(องเว�นัช้(อง
Zn2+S
คค . . แบบ แบบ Fluorite Fluorite - CaF- CaF22
ท�าการทดลองเช้(นัเดยูวก�บโครงสร�างแบบ Rock salt แต(ป9/ นัด!นันั�/าม�นัทรงกลมหร.อใช้�เม0ดพลาสต!กแทนั F- บรรจำ+ในัช้(องเททระฮีดร�ลท+กช้(อง
Ca2+
B
A
C
F
ด�านับนั
ด�านัข�าง
งง . . แบบ แบบ Cesium ChlorideCesium Chloride
สร�างยู นั!ตเซลล$คล�ายูแบบ bcc โดยูใช้�ล กป6งปองสขาวแทนั Cl- และล กป6งปองสแทนั Cs+
Cs+Cl
บทบทรศรศ. . วล�ยูพรรณ เหล.องด!ลกวล�ยูพรรณ เหล.องด!ลก
ผศผศ. . ว!ไลวรรณ ถิ!รวณ!ช้ยู$ว!ไลวรรณ ถิ!รวณ!ช้ยู$ออ..ดรดร. . โสมวด ไช้ยูอนั�นัต$ส+จำร!ตโสมวด ไช้ยูอนั�นัต$ส+จำร!ต
ออ..ดรดร. . ธรรมร�ตนั$ อารยู$ธรรมร�ตนั$ อารยู$