Thông tin tài liệu
VẬT LIỆU HỌC
VẬT LIỆU HỌC
TS. Hà Văn Hồng
TS. Hà Văn Hồng
1
1
Tháng 02.2006
Tháng 02.2006
Chương 3
Chương 3
Cấu trúc của vật liệu vô cơ
Cấu trúc của vật liệu vô cơ
3.1.Β ν χη τ & Πην λο ιả ấ ạ
3.1.Β ν χη τ & Πην λο ιả ấ ạ
3.2.Λιν κ τ νγυψν τ ế ử
3.2.Λιν κ τ νγυψν τ ế ử
3.3.
3.3.
Χ υ τρχ χ
Χ υ τρχ χ
α ϖ τ λι υ ủ ậ ệ
α ϖ τ λι υ ủ ậ ệ
Tháng 02.2006
Tháng 02.2006
TS. Hà Văn Hồng
TS. Hà Văn Hồng
2
2
3.1.Bản chất & Phân loại
3.1.Bản chất & Phân loại
Γ µ ( τ νυνγ)ố đấ
Γ µ ( τ νυνγ)ố đấ
: ϖ τ λι υ χη τ ο τ τ στ ậ ệ ế ạ ừ đấ
: ϖ τ λι υ χη τ ο τ τ στ ậ ệ ế ạ ừ đấ
(χαο λανη :Αλ
(χαο λανη :Αλ
2
2
Ο
Ο
3
3
.2ΣιΟ
.2ΣιΟ
2
2
.2Η
.2Η
2
2
Ο)
Ο)
Τηυ τινηỷ
Τηυ τινηỷ
: ΣιΟ
: ΣιΟ
2
2
−ΧαΟ−Να
−ΧαΟ−Να
2
2
Ο
Ο
Ξιµ νγ ă
Ξιµ νγ ă
: ΧαΟ−ΣιΟ
: ΧαΟ−ΣιΟ
2
2
−Αλ
−Αλ
2
2
Ο
Ο
3
3
Tháng 02.2006
Tháng 02.2006
TS. Hà Văn Hồng
TS. Hà Văn Hồng
3
3
3.1.Bản chất & Phân loại
3.1.Bản chất & Phân loại
Β ν χη τ:
Β ν χη τ:
Χεραµιχ (ς τ λι υ ϖ χ ) χ τ ο τη◊νη τ χ〈χ η π χη τ η⌠α η χ γι α κιµ ậ ệ ơ đượ ạ ừ ợ ấ ọ ữ
Χεραµιχ (ς τ λι υ ϖ χ ) χ τ ο τη◊νη τ χ〈χ η π χη τ η⌠α η χ γι α κιµ ậ ệ ơ đượ ạ ừ ợ ấ ọ ữ
λο ι (Με) ϖ ι 〈 κιµ (Β, Χ, Ν, Ο) Ηο χ χ〈χ 〈 κιµ ϖ ι νηαυ ạ ớ ặ ớ
λο ι (Με) ϖ ι 〈 κιµ (Β, Χ, Ν, Ο) Ηο χ χ〈χ 〈 κιµ ϖ ι νηαυ ạ ớ ặ ớ
Πην λο ι:
Πην λο ι:
τηεο χ ι µ κ τ η πđặ đ ể ế ợ
τηεο χ ι µ κ τ η πđặ đ ể ế ợ
Γ µ ϖ◊ ς τ λι υ χη υ λ αố ậ ệ ị ử
Γ µ ϖ◊ ς τ λι υ χη υ λ αố ậ ệ ị ử
Τηυ τινη ϖ◊ Γ µ τη ψ τινη
Τηυ τινη ϖ◊ Γ µ τη ψ τινη
Ξιµ νγ ϖ◊ Βτνγ
Ξιµ νγ ϖ◊ Βτνγ
Tháng 02.2006
Tháng 02.2006
TS. Hà Văn Hồng
TS. Hà Văn Hồng
4
4
3.2.Liên kết nguyên tử
3.2.Liên kết nguyên tử
ς.ϖ χ =
ς.ϖ χ =
Νγτ ΚΛ + Νγτ 〈 κιµ=>
Νγτ ΚΛ + Νγτ 〈 κιµ=>
∑
∑
Νγ.τ :
Νγ.τ :
≠
≠
κχη τη χ;
κχη τη χ;
≠
≠
ϖ ι ν τ ; ỏ đ ệ ử
ϖ ι ν τ ; ỏ đ ệ ử
≠
≠
λ χ λιν κ τự ế
λ χ λιν κ τự ế
µ ι ν:Độ đ ệ
µ ι ν:Độ đ ệ
χ
χ
κλ
κλ
≠
≠
χ
χ
ακιµ
ακιµ
ι ν τ η⌠α τρ ε χ α κ.λο ι “ ”Đ ệ ử ị ủ ạ
ι ν τ η⌠α τρ ε χ α κ.λο ι “ ”Đ ệ ử ị ủ ạ
δ χη χηυψ ν ϖ πηα ℑ κιµ ị ể ề
δ χη χηυψ ν ϖ πηα ℑ κιµ ị ể ề
=>Λιν κ τ ιον
=>Λιν κ τ ιον
Tháng 02.2006
Tháng 02.2006
TS. Hà Văn Hồng
TS. Hà Văn Hồng
5
5
ς δ : ς τ λι υ σιλιχατ : ΣιΟụ ậ ệ
ς δ : ς τ λι υ σιλιχατ : ΣιΟụ ậ ệ
2
2
Ο: Ζ=8
Ο: Ζ=8
Σι: Ζ = 14
Σι: Ζ = 14
Σι
Σι
χ
χ
⌠ 4 ε τηαµ για λιν κ τ
⌠ 4 ε τηαµ για λιν κ τ
:
:
ι ν τ ε χ α Σι διχη χηυψ ν ϖ 4 νγτ Οξψ“ ”
ι ν τ ε χ α Σι διχη χηυψ ν ϖ 4 νγτ Οξψ“ ”
Σι
Σι
4+
4+
, Ο
, Ο
2−
2−
=>
=>
Λιν κ τ ιον
Λιν κ τ ιον
Tháng 02.2006
Tháng 02.2006
TS. Hà Văn Hồng
TS. Hà Văn Hồng
6
6
1S
2
2P
6
3S
1
2S
2
3p
3
2S
2
1S
2
2P
4
Tháng 02.2006
Tháng 02.2006
TS. Hà Văn Hồng
TS. Hà Văn Hồng
7
7
•
Mỗi ion Si
4+
bao quanh bởi 4 ion O
2-
=>
Tứ diện tam giác đều (SiO
4
)
4-
( Đa diện phối trí
(SiO
4
)
4-
)
Tháng 02.2006
Tháng 02.2006
TS. Hà Văn Hồng
TS. Hà Văn Hồng
8
8
•
Mỗi ion Si
4+
bao quanh bởi 4 ion O
2-
=>
Tứ diện tam giác đều (SiO
4
)
4-
( Đa diện phối trí
(SiO
4
)
4-
)
•
µ β ο τρυνγ η∫α ϖ ι ν : Μ ι ιον ΟĐể đả ả ề đ ệ ỗ
µ β ο τρυνγ η∫α ϖ ι ν : Μ ι ιον ΟĐể đả ả ề đ ệ ỗ
2−
2−
λ◊ νη χηυνγ χ α 2 đỉ ủ
λ◊ νη χηυνγ χ α 2 đỉ ủ
κη ι τ δ ν ố ứ ị
κη ι τ δ ν ố ứ ị
=>
=>
Λιν κ τ χ νγ η⌠α τρ ế ộ ị
Λιν κ τ χ νγ η⌠α τρ ế ộ ị
→
→
Μ νγ τινη τηạ ể
Μ νγ τινη τηạ ể
Tháng 02.2006
Tháng 02.2006
TS. Hà Văn Hồng
TS. Hà Văn Hồng
9
9
Mạng kh.gian 3 chiều Mạng kh.gian 2 chiều
Hợp chất
Hợp chất
LK ion, %
LK ion, %
Hợp chất
Hợp chất
LK ion, %
LK ion, %
K-O
K-O
90
90
Al-O
Al-O
60
60
Mg-O
Mg-O
80
80
B-O
B-O
45
45
Zr-O
Zr-O
67
67
Si-O
Si-O
40
40
Ti-O
Ti-O
63
63
C-O
C-O
22
22
Tháng 02.2006
Tháng 02.2006
TS. Hà Văn Hồng
TS. Hà Văn Hồng
10
10
Liên kết ion: chủ yếu
Liên kết cộng hóa trị : ít
Năng lượng liên kết : E = 100 – 500 kj/mol
(đối với kim loại E =60 – 250 kj/mol)
[...]... FeO…) 24 • Cấu trúc MX ZnS: Rc = 0.074nm Ra= 0.184 nm Rc/Ra = 0.402 Số sắp xếp # = 4 Tỷ số Cation/Anion = 1/1 Dạng cấu trúc (dạng phân bố)? (other solids with zinc blende structure: ZnTe, CdS, SiC…) Tháng 02.2006 TS Hà Văn Hồng 25 • Cấu trúc MX2 hay M2X CaF2: Rc = 0.10nm Số sắp xếp # = 8 Ra= 0.133 nm Rc/Ra = 0.75 Tháng 02.2006 TS Hà Văn Hồng 26 • Cấu trúc MmNnXp hay BaTiO3 Ba2+ : đỉnh O 2- : mặt Ti4+... 1 3 (2) (r − +r+ ) /:r- r+ ≥ 0.732 − r 22 Kiểu mạng tinh thể & Số phối trí : phụ thuộc Rc/Ra - Vì Rc< Ra Rc/Ra < 1 - Rc/Ra n Tỷ số Rc/Ra Số P.trí < 0.155 0.1550.225 0.2250.414 0.4140.732 0.7321.00 2 3 4 6 8 Dạng Phân bố ion Tháng 02.2006 TS Hà Văn Hồng 23 • Cấu trúc MX NaCl: Rc= 0.102nm Ra = 0.181 nm Tỷ số Rc/Ra= 0.564 Số sắp xếp ? Tỷ số Cation/Anion = 1/1 Dạng cấu trúc (dạng phân bố)? ROCK...3.3 .Cấu trúc của vật liệu 3.3.1.Χ υ τρχ τινη τη 3.3.2.Χ υ τρχ ϖ 3.3.3.ς τ λι υ νη ηνη α πηα ϖ◊ α τινη τη 3.3.4.Κηυψ τ τ τ τρονγ µ νγ τινη τη Tháng 02.2006 TS Hà Văn Hồng 11 3.3.1 .Cấu trúc tinh thể Χ ấυ τρχ = φ (Λιν κ ếτ ιον, Λιν κ ếτ χ ộνγ η⌠α τρ ị) Λιν κ ếτ η⌠α η ọχ Τỷ σố ς Σ ( ε−χηο... Bền vững TS Hà Văn Hồng Bền vững 13 Bán kính ion : Rc < Ra Cation Rc, nm Cation Rc, nm Anion Ra,nm Al3+ 0.053 Mg2+ 0.072 Br- 0.196 Ba2+ 0.136 Mn2+ 0.067 Cl- 0.181 Ca2+ 0.100 Na+ 0.102 F- 0.133 Cs2+ 0.170 Ni2+ 0.069 I- 0.220 Fe2+ 0.077 Si4+ 0.040 O 2- 0.140 Fe3+ 0.069 Ti4+ 0.061 S 2- 0.184 K+ 0.138 Zn2+ 0.074 Tháng 02.2006 TS Hà Văn Hồng 14 Χ ấυ τρχ : Ντ µ νγ : Ιον (−) Μ ạνγ τινη τη ể χ ủα ανιον Λ... hay BaTiO3 Ba2+ : đỉnh O 2- : mặt Ti4+ : tâm Tháng 02.2006 TS Hà Văn Hồng 27 Cấu trúc tinh thể Mạng tinh thể :∑ Đa diện phối trí (Ô cơ sở) Tháng 02.2006 TS Hà Văn Hồng 28 Đα δι ệν πη.τρ [ΣιΟ 4 ] 4− → Λ.κ ếτ θυα đỉνη → Μ.τινη τηể Mạng kh.gian 3 chiều Tháng 02.2006 Mạng kh.gian 2 chiều TS Hà Văn Hồng 29 3.3.2 .Cấu trúc vô định hình Λιν κ τ ιον Μ ạνγ ξ λ ệχη, đứτ => Χ ấυ τρχ ϖ địνη ηνη Thủy... Hà Văn Hồng 29 3.3.2 .Cấu trúc vô định hình Λιν κ τ ιον Μ ạνγ ξ λ ệχη, đứτ => Χ ấυ τρχ ϖ địνη ηνη Thủy tinh Alumosilicat Thủy tinh thạch anh (SiO2) Tháng 02.2006 TS Hà Văn Hồng (SiO2-Al2O3-Na2O) 30 3.3.3 .Vật liệu đa pha & Đa tinh thể ς ậτ λι ệυ đα πηα : ΧΤ τινη τη + ΧΤ ϖ νη ηνη ς δ ụ : Σ ứ, γ ốµ χη ịυ λ ửα, γ ốµ τη ủψ τινη ς ậτ λι ệυ đα τινη τη ể : ∑ νηι ềυ η ạτ τινη τη ể : χ ấυ τρχ... TS Hà Văn Hồng 15 Kiểu mạng tinh thể & Số phối trí = f(r+/r-) n = 2 Tháng 02.2006 TS Hà Văn Hồng 16 Kiểu mạng tinh thể & Số phối trí = f(r+/r-) n = 3 r− 3 = − + r +r 2 AP 3 0 = cos 30 = 2 AO r+ 2 3 − 3 r − + − 1 = 0.115 r = (r + r ) 1 = (1 + − ) − = r 3 2 2 r + Tháng 02.2006 TS Hà Văn Hồng 17 Kiểu mạng tinh thể & Số phối trí = f(r+/r-) n = 4 Tam giác EFH ( 2r ) − 2 2 2 a a a = + ... tiếp xúc ( − 2 r +r Tháng 02.2006 + )=a (2) TS Hà Văn Hồng 20 Kiểu mạng tinh thể & Số phối trí = f(r+/r-) hay Thay (2) vào (1) ta có : ( 2 r− +r+ 2r ≤ 2 − r+ 1 ≤ 1 + − r ) 2 2 2 ( 2r − ≤ r − + r + ) 2 / :2r- r+ 2 ≥ −1 − r 2 r+ ≥ 0.414 − r Tháng 02.2006 TS Hà Văn Hồng 21 n = 8 - Các ion trái dấu tiếp xúc nhau 2r − ≤ a [2( r − +r − + )] 2 (1) = a 2 + a 2 + a 2 = 3a 2 + 2( r + r ) =... a BH = 3 = 2 r− +r+ 2 ) a= r ≤ 2 3 r+ ≥ − r (r − +r+ 3 −1 2 Tháng 02.2006 ) / : r- (r 4 3 2r − ≤ Thay (2) vào (1) : − 2 a a a a = + + = 3 2 2 2 2 4 3 − 2 +r+ (r − ) (2) +r+ 2 r+ 1 + − 1≤ 3 r ) 2 2 /:2 r+ > 0.225 − r TS Hà Văn Hồng 19 Kiểu mạng tinh thể & Số phối trí = f(r+/r-) n = 6 : Xét tam giác AEC : ( AC ) 2 ≤ ( AE ) 2 + ( EC ) 2 ( 2r ) − 2 2 2 a... Frenkel : Cation rời nút mạng → Nắm xen kẽ giữa các aniom => Cặp: N.trống (+) & N.tử xen kẽ (+) •Khuyết tật Schotky : Cation và Anion rời nút mạng → Định vị ở bề mặt ngoài => Cặp:N.trống (+) & N.trống (-) Tháng 02.2006 TS Hà Văn Hồng 32 Tháng 02.2006 TS Hà Văn Hồng 33 Τ ạπ χη ấτ τρονγ µ ạνγ τινη τη ể Τ π χη τ ∆υνγ δ ịχη ρ ắν τηαψ τη ế (δ.δη ρ ắν ξεν κ ẽ) Đι ềυ κι ệν: Đι ệν τχη : γι ốνγ νηαυ Κχη . VẬT LIỆU HỌC VẬT LIỆU HỌC TS. Hà Văn Hồng TS. Hà Văn Hồng 1 1 Tháng 02.2006 Tháng 02.2006 Chương 3 Chương 3 Cấu trúc của vật liệu vô cơ Cấu trúc của vật liệu vô cơ 3.1.Β ν χη τ. % Hợp chất Hợp chất LK ion, % LK ion, % K-O K-O 90 90 Al-O Al-O 60 60 Mg-O Mg-O 80 80 B-O B-O 45 45 Zr-O Zr-O 67 67 Si-O Si-O 40 40 Ti-O Ti-O 63 63 C-O C-O 22 22 Tháng 02.2006 Tháng 02.2006 TS liên kết : E = 100 – 500 kj/mol (đối với kim loại E =60 – 250 kj/mol) 3.3 .Cấu trúc của vật liệu 3.3 .Cấu trúc của vật liệu 3.3.1.Χ υ τρχ τινη τη 3.3.1.Χ υ τρχ τινη τη 3.3.2.Χ υ τρχ ϖ
Ngày đăng: 02/04/2014, 15:20
Xem thêm: Bài giảng vật liệu học - Chương 3: Cấu trúc của vật liệu vô cơ ppt, Bài giảng vật liệu học - Chương 3: Cấu trúc của vật liệu vô cơ ppt, Chương 3 Cấu trúc của vật liệu vô cơ, Cấu trúc tinh thể