cấu trúc tinh thể (tập thể giảng viên và sinh viên)
TRANSCRIPT
8/20/2019 Cấu trúc tinh thể (Tập thể giảng viên và sinh viên)
http://slidepdf.com/reader/full/cau-truc-tinh-the-tap-the-giang-vien-va-sinh-vien 1/54
1
8/20/2019 Cấu trúc tinh thể (Tập thể giảng viên và sinh viên)
http://slidepdf.com/reader/full/cau-truc-tinh-the-tap-the-giang-vien-va-sinh-vien 2/54
M¹ng l−íi tinh thÓ (cÊu tróc tinh thÓ) lµ m¹ng l−íi kh«nggian ba chiÒu trong ®ã c¸c nót m¹ng lµ c¸c ®¬n vÞ cÊu
tróc (nguyªn tö , ion, ph©n tö ...).
2
8/20/2019 Cấu trúc tinh thể (Tập thể giảng viên và sinh viên)
http://slidepdf.com/reader/full/cau-truc-tinh-the-tap-the-giang-vien-va-sinh-vien 3/54
* Tinh thÓ kim lo¹i
C¸c lo¹i cÊu tróc tinh thÓ
3
* Tinh thÓ ion* Tinh thÓ nguyªn tö (tinh thÓ céng ho¸ trÞ)
* Tinh thÓ ph©n tö
8/20/2019 Cấu trúc tinh thể (Tập thể giảng viên và sinh viên)
http://slidepdf.com/reader/full/cau-truc-tinh-the-tap-the-giang-vien-va-sinh-vien 4/54
« ®¬n vÞ (tÕ bµo c¬ b¶n)
* Lµ phÇn tinh thÓ mµ b»ng c¸ch tÞnh tiÕn nã theo h−íng cña ba
trôc tinh thÓ ta cã thÓ thu ®−îc toµn bé tinh thÓ
* Mçi « ®¬n vÞ cho biÕt:
4
H»ng sè m¹ng: a, b, c, α, β, γ
Sè ®¬n vÞ cÊu tróc : n
Sè phèi trÝ §é ®Æc khÝt
8/20/2019 Cấu trúc tinh thể (Tập thể giảng viên và sinh viên)
http://slidepdf.com/reader/full/cau-truc-tinh-the-tap-the-giang-vien-va-sinh-vien 5/54
Hèc b¸t diÖn
Hèc tø diÖnA
C
A
B
B
1.1. Sù s¾p xÕp c¸c nguyªn tö kim lo¹i
A
A
C
B
5
Ëp p −¬ng t©m mÆt
A
B
B
A
A
Lôc ph−¬ng chÆt khÝt
A
A
B
8/20/2019 Cấu trúc tinh thể (Tập thể giảng viên và sinh viên)
http://slidepdf.com/reader/full/cau-truc-tinh-the-tap-the-giang-vien-va-sinh-vien 6/54
H×nh phèi trÝ cña c¸c m¹ng tinh thÓ kim lo¹i
B
C A
B
6
A A
LËp ph−¬ng t©m khèi LËp ph−¬ng t©m mÆt Lôc ph−¬ng chÆt khÝt
8/20/2019 Cấu trúc tinh thể (Tập thể giảng viên và sinh viên)
http://slidepdf.com/reader/full/cau-truc-tinh-the-tap-the-giang-vien-va-sinh-vien 7/54
Hèc tø diÖn vµ hèc b¸t diÖn
7
Hèc tø diÖn Hèc b¸t diÖn
8/20/2019 Cấu trúc tinh thể (Tập thể giảng viên và sinh viên)
http://slidepdf.com/reader/full/cau-truc-tinh-the-tap-the-giang-vien-va-sinh-vien 8/54
X¸c ®Þnh c¸c hèc tø diÖn vµ b¸t diÖn trong m¹ng lËp
ph−¬ng t©m mÆt (lptm)
O
8
Sè hèc tø diÖn : 8 hèc
Sè hèc b¸t diÖn : 1 + 12.1/4 = 4 hèc
LËp ph−¬ng t©m mÆt
T
O
8/20/2019 Cấu trúc tinh thể (Tập thể giảng viên và sinh viên)
http://slidepdf.com/reader/full/cau-truc-tinh-the-tap-the-giang-vien-va-sinh-vien 9/54
X¸c ®Þnh c¸c hèc tø diÖn vµ b¸t diÖn trong m¹ng lôc
ph−¬ng chÆt khÝt (lpck)
T TT T
9
Sè hèc tø diÖn : 4
Sè hèc b¸t diÖn : 2
LLLLôôôôcccc pppphhhh− −− −¬ ¬¬ ¬nnnngggg cccchhhhÆÆÆÆtttt kkkkhhhhÝ ÝÝ Ýtttt
T TT T T TT T OOOO
8/20/2019 Cấu trúc tinh thể (Tập thể giảng viên và sinh viên)
http://slidepdf.com/reader/full/cau-truc-tinh-the-tap-the-giang-vien-va-sinh-vien 10/54
8/20/2019 Cấu trúc tinh thể (Tập thể giảng viên và sinh viên)
http://slidepdf.com/reader/full/cau-truc-tinh-the-tap-the-giang-vien-va-sinh-vien 11/54
TÝnh ®é ®Æc khÝt cña m¹ng lËp ph−¬ng t©m mÆt
a
11
Sè qu¶ cÇu trong mét « ®¬n vÞ: 6.1/2 + 8.1/8 = 4
Tæng thÓ tÝch c¸c qu¶ cÇu
ThÓ tÝch cña mét « ®¬n vÞ= 74 %
a
a 2 = 4.r
8/20/2019 Cấu trúc tinh thể (Tập thể giảng viên và sinh viên)
http://slidepdf.com/reader/full/cau-truc-tinh-the-tap-the-giang-vien-va-sinh-vien 12/54
a
2a 63
a = 2.r¤ c¬ së
ba
TÝnh ®é ®Æc khÝt cña m¹ng lôc ph−¬ng chÆt khÝt
12
a
a
a
aa 3
2
a 63
Sè qu¶ cÇu trong mét « ®¬n vÞ: 4.1/6 + 4.1/12 + 1 = 2
Tæng thÓ tÝch c¸c qu¶ cÇu
ThÓ tÝch cña mét « ®¬n vÞ = 74 %
8/20/2019 Cấu trúc tinh thể (Tập thể giảng viên và sinh viên)
http://slidepdf.com/reader/full/cau-truc-tinh-the-tap-the-giang-vien-va-sinh-vien 13/54
B¶ng tæng qu¸t c¸c ®Æc ®iÓm cña c¸c m¹ng tinh thÓ kim lo¹i
CÊu tróc H»ng sèm¹ng
Sè ®vcÊu tróc (n)
Sèphèi trÝ
Sèhèc T
Sèhçc O
§é ®ÆckhÝt (%) Kim lo¹i
LËp ph−¬ng t©mkhèi (lptk)
α=β=γ =90o a=b=c
2 8 - - 68Kim lo¹ikiÒm, Ba,
13
, , ...
LËp ph−¬ng t©mdiÖn (lptd)
α=β=γ =90o a=b=c
4 12 8 4 74 Au, Ag, Cu,Ni, Pb, Pd,Pt, ...
Lôc ph−¬ng chÆtkhÝt (lpck)
α=β=90o γ =120o
a=b≠c
2 12 4 2 74Be, Mg, Zn,
Tl, Ti, ...
8/20/2019 Cấu trúc tinh thể (Tập thể giảng viên và sinh viên)
http://slidepdf.com/reader/full/cau-truc-tinh-the-tap-the-giang-vien-va-sinh-vien 14/54
1.2.Liªn kÕt kim lo¹i
• ThuyÕt khÝ electron
• ThuyÕt vïng
14
8/20/2019 Cấu trúc tinh thể (Tập thể giảng viên và sinh viên)
http://slidepdf.com/reader/full/cau-truc-tinh-the-tap-the-giang-vien-va-sinh-vien 15/54
8/20/2019 Cấu trúc tinh thể (Tập thể giảng viên và sinh viên)
http://slidepdf.com/reader/full/cau-truc-tinh-the-tap-the-giang-vien-va-sinh-vien 16/54
ThuyÕt khÝ electron
Tinh thÓ kim lo¹i gåm:* C¸c cation kim lo¹i n»m ë c¸c nót m¹ng.* 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 línThuyÕt khÝ electron gi¶i thÝch c¸c rÝnh chÊt vËt lý cña kim lo¹i
Do c¸c electron liªn kÕt kim lo i chu Ón ® n t do nªn
16
* C¸c electron nµy cã thÓ chuyÓn ®éng thµnh dßng khi ®Æt
mét hiÖu ®iÖn thÕ vµo hai ®Çu kim lo¹i
* Khi c¸c líp tr−ît lªn nhau th× kh«ng xuÊt hiÖn lùc ®Èy bæxung. Tinh thÓ kim lo¹i chØ biÕn d¹ng mµ kh«ng bÞ ph¸ vì
* C¸c electron nµy cã kh¶ n¨ng truyÒn dao ®éng nhiÖt tõ n¬inµy ®Õn n¬i kh¸c trong m¹ng tinh thÓ
* C¸c electron nµy ph¶n x¹ tèt ¸nh s¸ng chiÕu ®Õn nªn kimlo¹i cã ¸nh kim
8/20/2019 Cấu trúc tinh thể (Tập thể giảng viên và sinh viên)
http://slidepdf.com/reader/full/cau-truc-tinh-the-tap-the-giang-vien-va-sinh-vien 17/54
ThuyÕt vïng(thuyÕt MO ¸p dông cho hÖ nhiÒu nguyªn tö)
* N AO cã møc n¨ng l−îng gÇn nhau tæ hîp thµnh N MO cã møc n¨ngl−îng kh¸c nhau. N cµng lín th× c¸c møc n¨ng l−îng cµng gÇn nhau vµt¹o thµnh vïng n¨ng l−îng
* C¸c AO ho¸ trÞ s, p, d cña kim lo¹i cã n¨ng l−îng kh¸c nhau sÏ t¹o ranh÷ng vïng n¨ng l−îng kh¸c nhau. C¸c vïng nµy cã thÓ xen phñ hoÆc
17
.
* C¸c e chiÕm c¸c MO cã n¨ng l−îng tõ thÊp ®Õn cao, mçi MO cã tèi ®ahai e. Vïng gåm c¸c MO ®· b·o hoµ e gäi lµ vïng ho¸ trÞ. Vïng MO kh«nbÞ chiÕm hoµn toµn trong ®ã e cã kh¶ n¨ng chuyÓn ®éng tù do lµ vïng dÉn
* C¸c e trong vïng ho¸ trÞ kh«ng cã kh¶ n¨ng dÉn ®iÖn.
* C¸c e trong vïng dÉn cã thÓ dÉn ®iÖn khi cã n¨ng l−îng ®ñ lín th¾ng
®−îc lùc hót cña c¸c cation kim lo¹i
8/20/2019 Cấu trúc tinh thể (Tập thể giảng viên và sinh viên)
http://slidepdf.com/reader/full/cau-truc-tinh-the-tap-the-giang-vien-va-sinh-vien 18/54
2s
Vïn
Vïng
3s
3p Vïng
Vïng
Vïng xen phñdÉn
dÉn
ho¸ trÞ
Sù h×nh thµnh c¸c vïng n¨ng l−îng trong tinh thÓ kim lo¹i Li vµ Mg
18
1s
Li Li2 Li3 Li8 Li N
E
Vïng
1s
2s
2p
Vïng cÊm
Mg Mg N
E
ho¸
trÞ
cÊm
8/20/2019 Cấu trúc tinh thể (Tập thể giảng viên và sinh viên)
http://slidepdf.com/reader/full/cau-truc-tinh-the-tap-the-giang-vien-va-sinh-vien 19/54
Vïng dÉn
Vïng ho¸ trÞ
Vïng cÊm réng
ChÊt c¸ch ®iÖn cã vïngcÊm réng ( E > 3 eV)
E
Vïng ho¸ trÞ
E
Vïng dÉn.nhiÒu electron cã mÆt(kh«ng cã vïng cÊm)
Kim lo¹i cã vïng dÉn vµvïng ho¸ trÞ xen phñ nhau
19
Vïng ho¸ trÞ
Vïng dÉn ®iÒn ®Çy mét nöa
Vïng cÊm
Kim lo¹i cã vïng dÉn ®iÒn ®Çy mét nöa
E
Vïng dÉn
Vïng ho¸ trÞ
Vïng cÊm hÑp
ChÊt b¸n dÉn cã vïng cÊm hÑp ( E < 3 eV)
E
8/20/2019 Cấu trúc tinh thể (Tập thể giảng viên và sinh viên)
http://slidepdf.com/reader/full/cau-truc-tinh-the-tap-the-giang-vien-va-sinh-vien 20/54
2.Tinh thÓ ion* Tinh thÓ hîp chÊt ion ®−îc t¹o thµnh bëi nh÷ng cation vµ anion h×nhcÇu cã b¸n kÝnh x¸c ®Þnh
* Lùc liªn kÕt gi÷a c¸c ion lµ lùc hót tÜnh ®iÖn kh«ng ®Þnh h−íng
* H chÊt ion ®− c h×nh thµnh tõ nh÷n n u ªn tö cã hi u ® ©m
20
®iÖn lín. Nh÷ng e ho¸ trÞ cña nh÷ng nguyªn tö cã ®é ©m ®iÖn nhá®−îc coi nh− chuyÓn hoµn toµn sang c¸c obitan cña nguyªn tö cã ®é©m ®iÖn lín t¹o ra c¸c ion tr¸i dÊu hót nhau.
* C¸c anion th−êng cã b¸n kÝnh lín h¬n cation nªn trong tinh thÓng−êi ta coi anion nh− nh÷ng qu¶ cÇu xÕp khÝt nhau theo kiÓu lptm,lpck, hoÆc lËp ph−¬ng ®¬n gi¶n. C¸c cation cã kÝch th−íc nhá h¬n n»më c¸c hèc tø diÖn hoÆc b¸t diÖn.
8/20/2019 Cấu trúc tinh thể (Tập thể giảng viên và sinh viên)
http://slidepdf.com/reader/full/cau-truc-tinh-the-tap-the-giang-vien-va-sinh-vien 21/54
Tinh thÓ hîp chÊt ion d¹ng MX
§iÒu kiÖn bÒn cña cÊu tróc:
0.22 < X r M r < 0.41 kiÓu phèi trÝ tø diÖn (sè phèi trÝ cua M lµ 4) : m¹ng
sphalerit vµ vuarit cña ZnS.
21
0.41 < X r M < 0.73 kiÓu phèi trÝ b¸t diÖn (sè phèi trÝ cua M lµ 6) : m¹ng
NaCl, NiAs.
0.73 <
X
r M r
< 1 kiÓu phèi trÝ lËp ph−¬ng (sè phèi trÝ cña M lµ 8): . .
m¹ng CsCl.
8/20/2019 Cấu trúc tinh thể (Tập thể giảng viên và sinh viên)
http://slidepdf.com/reader/full/cau-truc-tinh-the-tap-the-giang-vien-va-sinh-vien 22/54
Na
Tinh thÓ NaCl
22
Cl
* C¸c ion Cl - xÕp theo kiÓu lËp ph−¬ng t©m mÆt, c¸c cation Na+ nháh¬n chiÕm hÕt sè hèc b¸t diÖn. Tinh thÓ NaCl gåm hai m¹ng lËpph−¬ng t©m mÆt lång vµo nhau. Sè phèi trÝ cña Na+ vµ Cl- ®Òu b»ng 6
* Sè ion Cl- trong mét « ®¬n vÞ: 8.1/8 + 6.1/2 = 4
* Sè ion Na+ trong mét « ®¬n vÞ: 12.1/4 + 1.1 = 4
* Sè ph©n tö NaCl trong mét « ®¬n vÞ lµ 4
8/20/2019 Cấu trúc tinh thể (Tập thể giảng viên và sinh viên)
http://slidepdf.com/reader/full/cau-truc-tinh-the-tap-the-giang-vien-va-sinh-vien 23/54
M¹ng tinh thÓ NiAs
C¸c ion As3- s¾p xÕp theo kiÓulôc ph−¬ng chÆt khÝt. C¸c ionNi3+ chiÕm hÕt sè hèc b¸t di n
23
NiAs
Sè phèi trÝ cña Ni vµ As ®Òub»ng 6
8/20/2019 Cấu trúc tinh thể (Tập thể giảng viên và sinh viên)
http://slidepdf.com/reader/full/cau-truc-tinh-the-tap-the-giang-vien-va-sinh-vien 24/54
Cs
Cl
Tinh thÓ CsCl
24
Tinh thÓ CsCl gåm hai m¹ng lËp ph−¬ng ®¬n gi¶n lång vµo nhau.Sè phèi trÝ cña Cs vµ Cl ®Òu b»ng 8
8/20/2019 Cấu trúc tinh thể (Tập thể giảng viên và sinh viên)
http://slidepdf.com/reader/full/cau-truc-tinh-the-tap-the-giang-vien-va-sinh-vien 25/54
A
A'B
C¸c ion S2- s¾p xÕp theo kiÓulôc ph−¬ng, c¸c ion Zn2+ chiÕm
mét nöa sè hèc tø diÖn. M¹ngvuarit bao gåm hai m¹ng lôcph−¬ng chÆt khÝt lång vµo nhau
Tinh thÓ vuarit
25
Vuarit ZnS
S
Zn
B'
ACïng kiÓu m¹ng vuarit cã c¸cchÊt AlN, ZnO, BeO, GaN, InNSiC, HgS, CdS
8/20/2019 Cấu trúc tinh thể (Tập thể giảng viên và sinh viên)
http://slidepdf.com/reader/full/cau-truc-tinh-the-tap-the-giang-vien-va-sinh-vien 26/54
S2- s¾p xÕp theo kiÓu lËp ph−¬ngt©m m¨t, c¸c ion Zn2+ chiÕm métnöa sè hèc tø diÖn
M¹ng sphalerit
26
Sphalerit ZnS
S
Zn
8/20/2019 Cấu trúc tinh thể (Tập thể giảng viên và sinh viên)
http://slidepdf.com/reader/full/cau-truc-tinh-the-tap-the-giang-vien-va-sinh-vien 27/54
CaF
Florit (CaF2)
M¹ng tinh thÓ hîp chÊt d¹ng M2X
27
C¸c ion Ca2+ s¾p xÕp theo kiÓu lËp ph−¬ng t©m mÆt, c¸c ion F-
chiÕm c¸c hèc tø diÖn. Cïng kiÓu m¹ng nµy cã tinh thÓ cña Na2O
8/20/2019 Cấu trúc tinh thể (Tập thể giảng viên và sinh viên)
http://slidepdf.com/reader/full/cau-truc-tinh-the-tap-the-giang-vien-va-sinh-vien 28/54
Oxi
Ti
Rutin TiO2
M¹ng rutin
28
C¸c ion O2- s¾p xÕp theo kiÓu lôc ph−¬ng, c¸c ion Ti4+ chiÕm mét nöasè hèc b¸t diÖn
Sè phèi trÝ cña Ti lµ 6, cña O lµ 3
Trong mét « ®¬n vÞ cã 4 ion O vµ 2 ion Ti4+, 2 ph©n tö TiO2
8/20/2019 Cấu trúc tinh thể (Tập thể giảng viên và sinh viên)
http://slidepdf.com/reader/full/cau-truc-tinh-the-tap-the-giang-vien-va-sinh-vien 29/54
8/20/2019 Cấu trúc tinh thể (Tập thể giảng viên và sinh viên)
http://slidepdf.com/reader/full/cau-truc-tinh-the-tap-the-giang-vien-va-sinh-vien 30/54
TÝnh chÊt c¸c hîp chÊt ion
* Lùc t−¬ng t¸c tÜnh ®iÖn gi÷a c¸c ion t−¬ng ®çi lín nªn c¸c hîpchÊt ion cã ®é r¾n, nhiÖt ®é nãng ch¶y; nhiÖt ®é s«i cao nh−ng ®é
gi·n në còng nh− ®é chÞu nÐn nhá.* C¸c hîp chÊt ion kh«ng cã tÝnh dÎo, do khi c¸c líp ion tr−ît lªnnhau ph¸t sinh c¸c lùc ®Èy bæ sung, lµm cho tinh thÓ bÞ ph¸ vì.
30
* V× lùc liªn kÕt m¹nh, c¸c ion ®Òu tÝch ®iÖn nªn c¸c hîp chÊt ionchØ tan trong dung m«i ph©n cùc.
* V× trong ion, c¸c e chuyÓn ®éng trªn c¸c obitan ®Þnh chç trªn c¸c
ion nªn ë tr¹ng th¸i tinh thÓ c¸c hîp chÊt ion kh«ng dÉn ®iÖn. Nh−ngë tr¹ng th¸i nãng ch¶y vµ dung dÞch th× chóng dÉn ®−îc diÖn.
8/20/2019 Cấu trúc tinh thể (Tập thể giảng viên và sinh viên)
http://slidepdf.com/reader/full/cau-truc-tinh-the-tap-the-giang-vien-va-sinh-vien 31/54
3.Tinh thÓ nguyªn tö
* Trong tinh thÓ nguyªn tö, c¸c ®¬n vÞ cÊu tróc chiÕm c¸c ®iÓm nótm¹ng lµ c¸c nguyªn tö, liªn kÕt víi nhau b»ng liªn kÕt céng ho¸ trÞnªn cßn gäi lµ tinh thÓ céng ho¸ trÞ.
* Do liªn kÕt céng ho¸ trÞ cã tÝnh ®Þnh h−íng nªn cÊu tróc tinh thÓ
31
* V× liªn kÕt céng ho¸ trÞ lµ liªn kÕt m¹nh nªn c¸c tinh thÓ nguyªn tö
cã ®é cøng ®Æc biÖt lín, nhiÖt ®é nãng ch¶y vµ nhiÖt ®é s«i cao, kh«ngtan trong c¸c dung m«i. Chóng lµ chÊt c¸ch ®iÖn hay b¸n dÉn
vµ sè phèi trÝ ®−îc quyÕt ®Þnh bëi ®Æc ®iÓm liªn kÕt céng ho¸ trÞ,kh«ng phô thuéc vµo ®iÒu kiÖn s¾p xÕp kh«ng gian cña nguyªn tö.
8/20/2019 Cấu trúc tinh thể (Tập thể giảng viên và sinh viên)
http://slidepdf.com/reader/full/cau-truc-tinh-the-tap-the-giang-vien-va-sinh-vien 32/54
Kim c−¬ng
a = 3,55 ALiªn kÕt C-C dµi 1,54 A
* C¸c nguyªn tö C chiÕm vÞ trÝ c¸c ®Ønh, c¸c t©m mÆt vµ mét nöa sè
hèc tø diÖn. Sè phèi trÝ cña C b»ng 4.
* Mçi tÕ bµo gåm 8.1/8 + 6.1/2 + 4 = 8 nguyªn tö
8/20/2019 Cấu trúc tinh thể (Tập thể giảng viên và sinh viên)
http://slidepdf.com/reader/full/cau-truc-tinh-the-tap-the-giang-vien-va-sinh-vien 33/54
Liªn kÕt trong kim c−¬ng:
* C¸c nguyªn tö C ë tr¹ng th¸ilai ho¸ sp3 t¹o ra 4 AO lai ho¸h−íng vÒ 4 ®Ønh h×nh tø diÖn.
C¸c nguyªn tö C sö dông c¸c AOlai ho¸ nµy tæ hîp víi nhau t¹o rac¸c MO -σ.
3N
AO - p
AO - s
N
2N MO plkcßn trèng
2N MO lkb·o hoµ
Vïng cÊm E = 6 eV
33
* Vïng cÊm réng do e trong liªn kÕt céng ho¸ trÞ cã tÝnh ®Þnh vÞ cao.DÉn ®Õn kim c−¬ng lµ chÊt c¸ch ®iÖn.
* Cã N nguyªn tö → t¹o ra 4N MO trong ®ã cã 2N MO liªn kÕt t¹othµnh vïng ho¸ trÞ vµ 2N MO ph¶n liªn kÕt t¹o thµnh vïng dÉn. Vïngho¸ trÞ ®· ®−îc ®iÒn ®Çy, vïng dÉn hoµn toµn cßn trèng, hai vïng
c¸ch nhau mét vïng cÊm cã ∆E = 6 eV.
8/20/2019 Cấu trúc tinh thể (Tập thể giảng viên và sinh viên)
http://slidepdf.com/reader/full/cau-truc-tinh-the-tap-the-giang-vien-va-sinh-vien 34/54
* Do cÊu tróc kh«ng gian ba chiÒu ®Òu ®Æn vµ liªn kÕt céng ho¸ trÞ bÒnv÷ng nªn Kim c−¬ng cã khèi l−îng riªng lín (3,51), ®é cøng lín nhÊt,
hÖ sè khóc x¹ lín, nhiÖt ®é s«i, nhiÖt ®é nãng ch¶y cao, gißn, kh«ngtan trong c¸c dung m«i, kh«ng dÉn ®iÖn.
TÝnh chÊt cña kim c−¬ng
34
ng u m¹ng n v m c−¬ng c n c a c c nguy n
Si, Ge vµ Sn(α) vµ mét sè hîp chÊt céng ho¸ trÞ nh−: SiC, GaAs, BN, ZnSCdTe. Tuy nhiªn liªn kÕt céng ho¸ trÞ trong c¸c tinh thÓ nµy lµ liªn kÕtcéng ho¸ trÞ ph©n cùc.
8/20/2019 Cấu trúc tinh thể (Tập thể giảng viên và sinh viên)
http://slidepdf.com/reader/full/cau-truc-tinh-the-tap-the-giang-vien-va-sinh-vien 35/54
8/20/2019 Cấu trúc tinh thể (Tập thể giảng viên và sinh viên)
http://slidepdf.com/reader/full/cau-truc-tinh-the-tap-the-giang-vien-va-sinh-vien 36/54
3,35 A
* C¸c nguyªn tö C lai ho¸ sp2 liªkÕt víi nhau b»ng liªn kÕt céngho¸ trÞ σ, ®é dµi liªn kÕt C-C:1,42 Å n»m trung gian gi÷a liªn
kÕt ®¬n (1,54 Å) vµ liªn kÕt ®«i(1,39 Å-benzen)
* HÖ liªn kÕt π gi¶i to¶ trong
Than ch×
1,42 A
toµn bé cña líp, do vËy so víikim c−¬ng, than ch× cã ®é hÊpthô ¸nh s¸ng ®Æc biÖt m¹nh vµcã kh¶ n¨ng dÉn ®iÖn gièng kim
lo¹i. tÝnh chÊt vËt lý cña than ch×phô thuéc vµo ph−¬ng tinh thÓ
* Liªn kÕt gi÷a c¸c líp lµ liªn kÕt yÕu Van der Waals, kho¶ng c¸ch gi÷a
c¸c líp lµ 3,35Å, c¸c líp dÔ dµng tr−ît lªn nhau, do vËy than ch× rÊt mÒm
8/20/2019 Cấu trúc tinh thể (Tập thể giảng viên và sinh viên)
http://slidepdf.com/reader/full/cau-truc-tinh-the-tap-the-giang-vien-va-sinh-vien 37/54
Tinh thÓ Bonitrua d¹ng m¹ng than ch×
* CÊu t¹o cña BN gièng nh−
than ch×, c¸c nguyªn tö Bvµ N cïng lai ho¸ sp2.
*Tinh thÓ BN cã mµu tr¾ng.
3,34 A
37
,
chÞu löa (tnc∼ 3000oC)
* Do nguyªn tö N cã ®é ©m®iÖn lín nªn c¸c MO π ®ÞnhvÞ chñ yÕu ë N, dÉn ®Õn c¸c eπ kh«ng ®−îc gi¶i to¶ nh− ëthan ch× vµ BN kh«ng dÉn ®iÖ
(∆E = 4,6 - 3,6 eV)
BN
1,446 A
8/20/2019 Cấu trúc tinh thể (Tập thể giảng viên và sinh viên)
http://slidepdf.com/reader/full/cau-truc-tinh-the-tap-the-giang-vien-va-sinh-vien 38/54
4.M¹ng tinh thÓ ph©n tö
* Trong tinh thÓ ph©n tö, m¹ng l−íi kh«ng gian ®−îc t¹o thµnh bëi
c¸c ph©n tö hoÆc nguyªn tö khÝ tr¬.
* Trong tr−êng hîp chung, lùc liªn kÕt gi÷a c¸c ph©n tö trong tinh thÓ
38
, .
* V× lùc liªn kÕt yÕu nªn c¸c ph©n tö trong m¹ng tinh thÓ dÔ t¸ch kháinhau, nhiÖt ®é nãng ch¶y vµ nhiÖt ®é s«i thÊp, tan tèt trong c¸c dungm«i t¹o ra dung dÞch.
8/20/2019 Cấu trúc tinh thể (Tập thể giảng viên và sinh viên)
http://slidepdf.com/reader/full/cau-truc-tinh-the-tap-the-giang-vien-va-sinh-vien 39/54
KhÝ tr¬
39
Tinh thÓ Ne, Ar, Xe, Kr. Tinh thÓ He
8/20/2019 Cấu trúc tinh thể (Tập thể giảng viên và sinh viên)
http://slidepdf.com/reader/full/cau-truc-tinh-the-tap-the-giang-vien-va-sinh-vien 40/54
Tinh thÓ ph©n tö iod
* M¹ng l−íi cña tinh thÓ I2 cã®èi xøng d¹ng trùc thoi víi c¸cth«ng sè a = 7,25 Å, b = 9,77 Å,c = 4,78 Å. T©m c¸c ph©n tö I2
n»m ë ®Ønh, t©m cña « m n m¨t
40
I2
2,70 A
thoi
* Kho¶ng c¸ch ng¾n nhÊt I-Itrong tinh thÓ lµ 2,70 Å xÊp xØ ®é
dµi liªn kÕt trong ph©n tö khÝ I2
2,68 Å. →liªn kÕt céng ho¸ trÞ I-Ithùc tÕ kh«ng thay ®æi khi th¨nghoa
z
8/20/2019 Cấu trúc tinh thể (Tập thể giảng viên và sinh viên)
http://slidepdf.com/reader/full/cau-truc-tinh-the-tap-the-giang-vien-va-sinh-vien 41/54
CCCCBBBB
DDDD
y
2222,,,,77770000 AAAA
3333,,,,55553333AAAA
AAAA
BBBB
CCCC
DDDD
32
AAAA
x
* Kho¶ng c¸ch ng¾n nhÊt cña hai nguyªn tö I thuéc hai ph©n tö I2 lµ3,53 Å . C¸c ph©n tö ®Þnh h−íng song song theo hai h−íng ®èi xøngnhau qua mÆt ph¼ng xOz mét gãc 32o.
* Lùc liªn kÕt gi÷a c¸c ph©n tö lµ lùc Van der Waals yÕu nªn I2 dÔ
th¨ng hoa khi nhiÖt ®é ∼60o.
8/20/2019 Cấu trúc tinh thể (Tập thể giảng viên và sinh viên)
http://slidepdf.com/reader/full/cau-truc-tinh-the-tap-the-giang-vien-va-sinh-vien 42/54
8/20/2019 Cấu trúc tinh thể (Tập thể giảng viên và sinh viên)
http://slidepdf.com/reader/full/cau-truc-tinh-the-tap-the-giang-vien-va-sinh-vien 43/54
Tinh thÓ ph©n tö XeF4
* Ph©n tö XeF4 cÊu t¹o vu«ng ph¼ng,Xe lai ho¸ sp3d2Xe
F
43
* XeF4 lµ chÊt r¾n, dÔ bay h¬i, kh¸bÒn ë nhiÖt ®é th−êng.D = 4,04 g/cm3; tnc = 114oC.
8/20/2019 Cấu trúc tinh thể (Tập thể giảng viên và sinh viên)
http://slidepdf.com/reader/full/cau-truc-tinh-the-tap-the-giang-vien-va-sinh-vien 44/54
Tinh thÓ ph©n tö CO2 (n−íc ®¸ kh«)
* N−íc ®¸ kh« t¹o bëi c¸c ph©n tö th¼ng CO2, t©m cña nguyªn tö Cn»m ë ®Ønh, t©m c¸c mÆt cña h×nh
lËp ph−¬ng t¹o thµnh m¹ng lËpph−¬ng t©m mÆt víi h»ng sè m¹ngb»ng 5,58 Å.
44
CO2
* Kho¶ng c¸ch C-O trong cïngph©n tö trong tinh thÓ lµ 1,06 Å,
ng¾n h¬n trong ph©n tö ë tr¹ngth¸i khÝ 1,162 Å. Kho¶ng c¸chng¾n nhÊt gi÷a hai nguyªn tö Ocña hai ph©n tö CO2 lµ 3,19 Å
P at
8/20/2019 Cấu trúc tinh thể (Tập thể giảng viên và sinh viên)
http://slidepdf.com/reader/full/cau-truc-tinh-the-tap-the-giang-vien-va-sinh-vien 45/54
1
5
rl
k
P at
* KhÝ CO2 nÆng h¬nkh«ng khÝ dÔ ho¸ r¾n,ho¸ láng.
-78 -
Gi¶n ®å tr¹ng th¸i cña CO2
* Trªn gi¶n ®å tr¹ng th¸i cña CO2 ®iÓm ba n»m cao h¬n ¸p suÊt khÝquyÓn do ®ã tuyÕt cacbonic kh«ng nãng ch¶y ë nhiÖt ®é th−êng mµ
th¨ng hoa ë -78oC.* Khi n−íc ®¸ kh« bay h¬i lµm cho nhiÖt ®é xung quanh h¹ xuèng rÊtthÊp nªn nã cã øng dông : b¶o qu¶n nh÷ng ®å chãng háng; trén víiclorofom lµm hçn hîp lµm l¹nh; thö th¸ch c¸c ®å dïng tr−íc khi ®−a®i sö dông t¹i B¾c Cùc, Nam Cùc; t¹o m−a nh©n t¹o.
Tinh thÓ ph©n tö n−íc ®¸:
8/20/2019 Cấu trúc tinh thể (Tập thể giảng viên và sinh viên)
http://slidepdf.com/reader/full/cau-truc-tinh-the-tap-the-giang-vien-va-sinh-vien 46/54
Tinh thÓ ph©n tö n−íc ®¸:
Mçi ph©n tö n−íc liªn kÕt víi 4ph©n tö n−íc kh¸c b»ng c¸c liªnkÕt hi®ro t¹o lªn nh÷ng h×nh tø diÖn®Òu.
46
Liªn kÕt hi®ro dµi 1,76A
Liªn kÕt céng ho¸ trÞ O-H dµi 0,99A
H
O
8/20/2019 Cấu trúc tinh thể (Tập thể giảng viên và sinh viên)
http://slidepdf.com/reader/full/cau-truc-tinh-the-tap-the-giang-vien-va-sinh-vien 47/54
* Kho¶n c¸ch i÷a c¸c h©n tö n−íc lín nªn tinh thÓ kh¸ rçn do ®ã
* Liªn kÕt gi÷a c¸c ph©n tö lµ liªn kÕt hi®ro yÕu nªn nhiÖt ®é nãng ch¶yvµ nhiÖt ®é s«i nhá. Tuy nhiªn, so víi c¸c ph©n tö kh«ng t¹o ra liªn kÕt
hi®ro hoÆc t¹o ra liªn kÕt hi®ro yÕu nh− H2S; H2Se; H2Te th× n−íc cãnhiÖt ®é nãng ch¶y vµ nhiÖt ®é s«i cao h¬n rÊt nhiÒu.
TÝnh chÊt cña n−íc
47
tinh thÓ n−íc ®¸ cã khèi l−îng riªng nhá. Khèi l−îng riªng cña n−íc ë ¸p suÊt khÝ quyÓn lín nhÊt ë 3,98 oC.
* Do thÓ tÝch cña n−íc ®¸
8/20/2019 Cấu trúc tinh thể (Tập thể giảng viên và sinh viên)
http://slidepdf.com/reader/full/cau-truc-tinh-the-tap-the-giang-vien-va-sinh-vien 48/54
0,006
1
r l
k
P at
Do thÓ tÝch cña n−íc ®¸h¬i lín h¬n cña n−íc láng
nªn khi t¨ng ¸p suÊt n−íc®¸ ch¶y thµnh n−íc láng,bëi vËy ë ¸p suÊt cao nhiÖt®é nãng ch¶y cña n−íc ®¸gi¶m.
* N−íc cã nhiÖt dung riªng
48
0 100 toC
0,01
Gi¶n ®å tr¹ng th¸i cña n−íc ®¸.
lín nhÊt so víi mäi chÊtláng vµ chÊt r¾n. N−íc cãvai trß quan träng trong viÖ®iÒu tiÕt khÝ hËu tr¸i ®Êt.
* Do ph©n tö n−íc ph©n cùc m¹nh vµ cßn t¹o ra ®−îc liªn kÕt H nªnn−íc cã kh¶ n¨ng hoµ tan tèt nhiÒu hîp chÊt ph©n cùc, chÊt ®iÖn ly.N−íc cã vai trß lín ®èi víi sù sèng trªn tr¸i ®Êt.
8/20/2019 Cấu trúc tinh thể (Tập thể giảng viên và sinh viên)
http://slidepdf.com/reader/full/cau-truc-tinh-the-tap-the-giang-vien-va-sinh-vien 49/54
TÝnh khèi l−îng riªng cña kim lo¹i
Khèi l−îng cña 1 nguyªn tö kim lo¹i:
ThÓ tÝch mét qu¶ cÇu : 4πr3
3
M
NA
49
Mét qu¶ cÇu chiÕm trong trong mét kh«ng gian :4πr3
3P Víi P lµ ®é ®Æc khÝt cña m¹ng tinh thÓ: 68 hoÆc 74%
Khèi l−îng riªng cña kim lo¹i lµ:3.M.P
4πr3.NA
8/20/2019 Cấu trúc tinh thể (Tập thể giảng viên và sinh viên)
http://slidepdf.com/reader/full/cau-truc-tinh-the-tap-the-giang-vien-va-sinh-vien 50/54
¸p dông tÝnh tû khèi cña tinh thÓ Ni
A
C
B
B¸n kÝnh rNi = 1,24 Å = 1,24 .10-8 cm
§é ®Æc khÝt cña m¹ng lptm: 74%
Tû khèi:
50
. , . ,
4 . 3,14 . (1,24.10-8)3 . 6,02.1023
= 9,04 (g/cm3)a =
2
=
= 3,507 (Å)
4r
4 . 1,242
* Quy t¾c Engel vµ Brewer cho biÕt cÊu tróc tinh thÓ kim lo¹i hoÆc hîp
8/20/2019 Cấu trúc tinh thể (Tập thể giảng viên và sinh viên)
http://slidepdf.com/reader/full/cau-truc-tinh-the-tap-the-giang-vien-va-sinh-vien 51/54
Quy t¾c Engel vµ Brewer cho biÕt cÊu tróc tinh thÓ kim lo¹i hoÆc hîpkim phô thuéc vµo sè e s vµ p ®éc th©n trung b×nh trªn mét nguyªn
tö kim lo¹i ë tr¹ng th¸i kÝch thÝch: a
a < 1,5 :lËp ph−¬ng t©m khèi.
1,7 < a < 2,1 :lôc ph−¬ng chÆt khÝt2,5 < a < 3,2 :lËp ph−¬ng t©m mÆt.
51
a ~ 4 : m¹ng tinh thÓ kim c−¬ng
Na : 1s22s22p63s1→ a = 1 → tinh thÓ m¹ng lptk
Mg : 1s22s22p63s2 → 1s22s22p63s13p1→ a = 2 → tinh thÓ m¹ng lpck
Al : 1s22s22p63s23p1 → 1s22s22p63s13p2→ a = 3 → tinh thÓ m¹ng lptm
¸p dông:
X¸c ®Þnh tû khèi cña Na Mg Al
8/20/2019 Cấu trúc tinh thể (Tập thể giảng viên và sinh viên)
http://slidepdf.com/reader/full/cau-truc-tinh-the-tap-the-giang-vien-va-sinh-vien 52/54
X¸c ®Þnh tû khèi cña Na, Mg, Al.
D = 3.M.P
4πr3.NA
Kim lo i Na M Al
52
Nguyªn tö khèi 22,99 24,31 26,98B¸n kÝnh nguyªn tö (A) 1,89 1,6 1,43M¹ng tinh thÓ lptk lpck lptm
§é ®Æc khÝt 0,68 0,74 0,74Tû khèi lý thuyÕt (g/ml) 0,919 1,742 2,708
Tû khèi thùc nghiÖm(g/ml) 0,97 1,74 2,7
B¶ng c¸c tÝnh chÊt cña Na, Mg, AlB¶ng c¸c tÝnh chÊt cña Na, Mg, AlB¶ng c¸c tÝnh chÊt cña Na, Mg, AlB¶ng c¸c tÝnh chÊt cña Na, Mg, Al
8/20/2019 Cấu trúc tinh thể (Tập thể giảng viên và sinh viên)
http://slidepdf.com/reader/full/cau-truc-tinh-the-tap-the-giang-vien-va-sinh-vien 53/54
g gg gg gg g
1s2
2s2
2p6
3s1
1s2
2s2
2p6
3s2
1s2
2s2
2p6
3s2
3p1
Kim lo¹i Na Mg AlSè thø tù 11 12 13
Nguyªn tö khèi 22,99 24,34 26,98
CÊu h×nh electronKiÓu m¹ng tinh thÓ Lptk Lpck LptmB¸n kÝnh nguyªn tö 1,89 1,6 1,43
53
B¸n kÝnh ion 0,98 0,74 0,57§é ©m ®iÖn 0,9 1,2 1,5
Tû khèi 0,97 1,74 2,7NhiÖt ®é nãng ch¶y 98 651 660
NhiÖt ®é s«i 883 1107 2520§é dÉn ®iÖn 20,8 21,4 36,1
§é cøng 0,4 2,5 2,75
(oC)
oC oC oC
(g/cm3)
8/20/2019 Cấu trúc tinh thể (Tập thể giảng viên và sinh viên)
http://slidepdf.com/reader/full/cau-truc-tinh-the-tap-the-giang-vien-va-sinh-vien 54/54
rc
ra
KJ.mol-1KJ.mol-1 KJ.mol-1
Hîp chÊt ion CsBr KBr MgO
r + r 1,65 + 1,96 = 3,61 1,33 + 1,96 = 3,29 0,74 + 1,36 = 2,1
Tû lÖ b¸n kÝnh 0,842 > 0,732 0,41<0,679<0,732 0,41<0,544<0,732
M¹ng tinh thÓ M¹ng CsClphèi trÝ lËp ph−¬ng
M¹ng NaClphèi trÝ b¸t diÖn
M¹ng NaClphèi trÝ b¸t diÖn
N¨ng l−îng m¹ng l−íi 610,8 656,9 . 3925
c a (Å)
C«ng thøc Capustinski:
N¨ng l−îng m¹ng l−íi : Uo =
(o
C)(oC)
(o
C)(oC) (oC) (oC)
NhiÖt ®é nãng ch¶y 627 728 2800NhiÖt ®é s«i 1300 1376 3100
(n lµ tæng sè ion trong c«ng thøc ph©n tö muèi)
Zc.Za.nrc + ra
- 256,1 Kcal.mol-1