VẬT LÝ TINH THỂ GIẢNG VIÊN PGS TS TRƯƠNG MINH ĐỨC NHÓM 3 VÕ NHƯ HẢI VÕ THỊ KHÁNH LY MAI THỊ LÝ HOÀNG THỊ MỸ ĐOÀN THỊ ĐÔNG PHƯƠNG QUÁCH ANH TÀI Nội dung KIẾN TRÚC TINH THỂ 1.5 Mười bốn kiểu mạng Bravais 1.6 Mắt, khối lượng thể tích, độ chặt sít 1.7 Liên kết tinh thể 1.5 MƯỜI BỐN KIỂU MẠNG BRAVAIS Có hệ sở Các nút mạng phân bố đỉnh ô mạng: ta gọi chúng ô sở mạng Bravais loại nguyên thủy 1.5 MƯỜI BỐN KIỂU MẠNG BRAVAIS Nếu nút mạng phân bố đỉnh ô mạng, ta ô sở mạng Bravais loại nguyên thủy Nếu vị trí đỉnh, nút mạng loại sau Phân bố tâm đáy ô mạng ta ô sở loại tâm đáy Phân bố tâm ô mạng ta ô mạng sở loại tâm khối Phân bố tâm mặt ta ô sở loại tâm diện Chương 1: Kiến trúc tinh thể 1.5 MƯỜI BỐN KIỂU MẠNG BRAVAIS 1.5.1 Hệ ba nghiêng (tam tà) a≠b≠c α≠β≠γ Vì ô sở đối xứng không đối xứng nên hệ có loại mạng mạng tam tà nguyên thuỷ 1.5.2 Hệ nghiêng (đơn tà) a ≠ b ≠ c; α = β = 90o ≠ γ a Tất nút mạng Bravais đỉnh ô sở đối xứng (hình 3.34a), mạng Bravais mạng đơn tà nguyên thuỷ b Ngoài nút mạng Bravais đỉnh ô sở đối xứng ô chứa hai nút tâm điểm hai mặt đáy hình bình hành (hình 3.34b), mạng Bravais mạng đơn tà tâm đáy 1.5.3 Hệ trực thoi: a ≠ b ≠ c; α = β = γ = 90o a) Tất nút mạng Bravais nút ô sở đối xứng (hình 3.33a) Mạng Bravais mạng trực thoi nguyên thuỷ b) Ngoài nút mạng Bravais đỉnh ô sở đối xứng ô chứa nút mạng Bravais tâm điểm chúng (hình 3.33b) Trong trường hợp ta có mạng trực thoi tâm thể 1.5.3 Hệ trực thoi: c) Ngoài nút mạng Bravais đỉnh ô sở đối xứng, ô chứa nút mạng Bravais tâm tất mặt ô mạng (hình 3.33c) Mạng Bravais gọi mạng trực thoi tâm diện 1.5.3 Hệ trực thoi: d) Ngoài nút mạng Bravais đỉnh ô sở đối xứng ô chứa thêm hai nút tâm hai mặt song song (hình 3.33d) Trong trường hợp mạng Bravais gọi mạng trực thoi tâm đáy + Ngoài có liên kết phối trí – dạng đặc biệt có tính trung gian liên kết cộng hóa trị liên kết ion: Ví dụ: công thức cấu tạo phân tử HClO2 H O Cl O H O Cl O  Liên kết phối trí (liên kết cho - nhận) dạng đặc biệt liên kết cộng hóa trị, mang tính trung gian liên kết cộng hóa trị liên kết ion Trong đó,đôi electron dùng chung hình thành đóng góp mà nguyên tử đưa gọi chất cho nguyên tử lại chất nhận 2.Tinh thể ion: Tiểu phân (hạt cấu trúc) cấu tạo ion dương âm phân bố luân phiên đặn nút mạng không gian liên kết với lực liên kết ion Liên kết ion tạo lực hút tĩnh điện ion có điện tích trái dấu lực đẩy khoảng cách ngắn Hình 2: Liên kết ion tinh thể NaCl Đặc điểm liên kết ion: + Không bão hòa, không định hướng không gian + Ðặc tính ion rõ hiệu độ âm điện ion lớn + Liên kết ion đòi hỏi kết hợp nguyên tố có độ âm điện nhỏ (nằm phía trái bảng tuần hoàn) với nguyên tố âm điện mạnh (ở phía phải) +Liên kết ion mạnh (bền vững) nguyên tử chứa điện tử Tinh thể kim loại • Tiểu phân cấu tạo chiếm vị trí nút mạng không gian ion dương kim loại, tức nguyên tử kim loại bớt số electron liên kết yếu chúng Đặc điểm liên kết kim loại: +Liên kết kim loại tạo tương tác tĩnh điện điện tích âm electron đám mây điện tử điện tích dương cation kim loại +Các e- tự di chuyển toàn tinh thể làm cho kim loại có độ dẫn diện dẫn nhiệt cao +Về mặt lượng: liên kết kim loại coi liên kết trung bình 4.Tinh thể phân tử • Tiểu phân (hạt cấu trúc) cấu tạo chiếm vị trí nút mạng lưới tinh thể phân tử nguyên vẹn có hóa trị bão hòa liên kết với lực yếu thuờng thuộc loại Van der Waals liên kết hydro - Liên kết VanderWaals: liên kết hiệu ứng hút nguyên tử phân tử bị phân cực trạng thái rắn Liên kết thuộc loại yếu, dễ bị phá vỡ tăng nhiệt độ Vì chất rắn sở liên kết Van der Waals thuờng có nhiệt độ nóng chảy thấp, độ cứng nhỏ độ giãn nở nhiệt đáng kể - Liên kết hydro: dạng trung gian liên kết VanderWaals ion Nó thực nhờ nguyên tử hydro đứng gây lực hút hai nguyên tử mang điện âm Thường biểu diễn A - H B Ví dụ : Ở HF: F- -H+ F- -H+ tạo thành ( HF)n 5.Tinh thể thực Bốn kiểu tinh thể với kiểu liên kết nêu thực tế truờng hợp giới hạn cấu trúc mô hình tinh thể Khi nghiên cứu, người ta quan tâm hợp chất nghiêng dạng liên kết nhiều Ngoài có dạng liên kết trung gian nên việc phân loại tinh thể theo liên kết không dễ dàng Mặt khác, tinh thể tồn nhiều liên kết khác KẾT LUẬN 1) Trong tất tinh thể có loại tinh thể xếp theo 14 kiểu mạng Bravais 2) Việc xác định số mắt có ô sở quan trọng, dựa vào số lượng mắt xác định có ô sở ta suy dạng mạng tinh thể Ví dụ: ô sở có mắt có dạng lập phương tâm khối 3) Khối lượng thể tích chất phụ thuộc vào thành phần cấu tạo nên chất cấu trúc vi mô Người ta dùng khối lượng riêng để phân biệt loại vật liệu khác phán đoán số tính chất 4) Theo chất tiểu phân ( hạt cấu trúc )và dạng liên kết hóa học chúng phân biệt loại tinh thể sau: • Tinh thể nguyên tử • Tinh thể ion • Tinh thể kim loại • Tinh thể phân tử • Tinh thể thực - Từ loại liên kết tinh thể người ta nghiên cứu cấu trúc tinh thể ứng dụng thực tế [...]... chính là: Trong đó: V là thể tích của ô mạng V = a.b.c hoặc V = a.b.c.sinγ M là khối lượng mol của mắt; Z là số mắt; NA là số Avogadro 1.6.2 Khối lượng thể tích ρV Bài tập ứng dụng Bài 1:Tính khối lượng thể tích của tinh thể Cu, biết Cu kết tinh theo mạng tinh thể lập phương tâm mặt 1.6.2 Khối lượng thể tích ρV Số mắt trong một ô sơ sở: Z= 8x1/8+6x1/2=4 mắt Khối lượng mol của Cu: M = 63.55 g/mol Thể tích3... Cách xác định số mắt trong ô mạng:  Mạng sáu phương đặc khít (mạng lục phương): Ô cơ bản là một khối lục giác Các nguyên tử nằm ở 12 đỉnh, 2 nguyên tử nằm ở 2 mặtvà 3 nguyên tử nằm trong trung tâm khối lăng trụ, tạo thành hình tam giác cách đều nhau Z= 12x1/6+2x1/2 +3 = 6 mắt 1.6.2 Khối lượng thể tích ρV Khối lượng thể tích ρV của 1 chất là tỷ số giữa khối lượng m của vật và thể tích V mà nó chiếm... thể tích, độ chặt sít 1.6.1 Mắt (Z) 1.6.1.1 Khái niệm: Mắt là thực thể nhỏ nhất có thể phân biệt được và lặp lại 1 cách tuần hoàn trong không gian Đối với tinh thể ở mức độ vi mô, mắt là 1 hạt (nguyên tử, ion, phân tử) Ví dụ: Trong kim loại đồng, mắt là 1 nguyên tử đồng Trong CaCO3, mắt là 1 kết hợp của 1 nguyên tử Ca, 1 nguyên tử C và 3 nguyên tử ôxy 1.6.1.2 Cách xác định số mắt trong ô mạng:  Hạt... tại tâm điểm của nó (hình 3.31b) Mạng Bravais được gọi là mạng lập phương tâm khối 1.5.7 Hệ lập phương Ngoài các nút của mạng Bravais là các đỉnh của ô cơ sở đối xứng mỗi ô này còn chứa thêm các nút của mạng Bravais tại tâm điểm của tất cả các hình vuông là các mặt ngoài của hình lập phương (hình 3.31c) Mạng Bravais được gọi là mạng lập phương tâm diện 7 hệ tinh thể 1 Hệ tam tà (Triclinic) 2 Hệ đơn... mắt  Hạt nằm bên trong: 1 mắt 1.6.1.2 Cách xác định số mắt trong ô mạng:  Ô mạng nguyên thủy Các nguyên tử nằm ở 8 đỉnh Z = 8x1/8=1 mắt 1.6.1.2 Cách xác định số mắt trong ô mạng: Ô mạng tâm khối Ô cơ bản có dạng hộp lập phương Các nguyên tử nằm ở 8 đỉnh và Có 1 nguyên tử nằm ở tâm Z = 8x1/8+1=2 mắt 1.6.1.2 Cách xác định số mắt trong ô mạng:  Ô mạng tâm diện Ô cơ bản: là một khối lập phương Các... M = 63.55 g/mol Thể tích3 ô mạng: 3  4R  V=a = ÷  2 3  4.0,128.10− 7  − 23 3 = ≈ 4,75.10 cm ( ) ÷ 2   Khối lượng thể tích: ρV = MZ 63, 55.4 = ≈ 8,89 ( g / mol ) −23 23 V N A 4, 75.10 6, 023.10 1.6.2 Khối lượng thể tích ρV Bài tập ứng dụng Bài 2: Một chất rắn x chỉ chứa hiđrô và ôxy Ở nhiệt độ t0 = 00C và dưới áp suất p = 1bar nó kết tinh trong hệ lục phương Ô mạng cơ sở của nó có dạng sau... tâm diện lại nhận ô mạng tứ phương tâm khối làm ô cơ sở 1.5.4 Hệ tứ phương nhau: Vậy chỉ có hai trường hợp khác a Tất cả các nút của mạng Bravais đều là các đỉnh của các ô cơ sở đối xứng Ta có mạng tứ giác nguyên thủy b Ngoài các nút của mạng Bravais là các đỉnh của các ô cơ sở đối xứng, các ô này còn chứa các nút của mạng Bravais tại tâm điểm của chúng Ta có mạng tứ giác tâm khối 1.5.5 Hệ tam phương... Hệ mạng này chỉ có một mạng đơn 1.5.6 Hệ lục phương Ô cơ sở đối xứng là hình trụ thẳng có đáy là hình lục giác đều Ngoài sáu đỉnh là sáu nút của mạng Bravais mỗi mặt đáy còn chứa một nút tại tâm điểm của nó (hình 3.36) Vậy hệ này chỉ có một mạng là mạng lục giác tâm đáy 1.5.7 Hệ lập phương Ngoài các nút của mạng Bravais là các đỉnh của ô cơ sở đối xứng mỗi ô này còn chứa thêm một nút của mạng Bravais. .. 5.Hệ bốn phương (Hệ tứ giác) (Tetragonal) 6.Hệ sáu phương (Hệ lục giác) (Hexagonal) 7.Hệ lập phương (cubic) 14 mạng Bravais – 14 bộ khung của tất cả tinh thể a1 ≠ a2 ≠ a3 ; α≠β≠γ a1 ≠ a2 ≠ a3 ; α = β = 90o ≠ γ a1 ≠ a2 ≠ a3 ; α = β = γ = 90o a1 = a2 = a3 ; α = β = γ < 120o,≠90o a1 = a2 ≠ a3 ; α = β = γ =90o a1 = a2 ≠ a3 ; α = β = 90o; γ = 1200 a1 = a2 = a3 ; α = β = γ = 90o 1.6 Mắt, khối lượng thể tích,. .. đối xứng của mạng tâm khối 1.5.4 Hệ tứ phương Vậy mạng tứ giác tâm diện với ô cơ sở đối xứng là hình trụ thẳng đứng đáy vuông A1A2A3A4 đồng thời là mạng tứ giác tâm khối với ô cơ sở đối xứng là hình trụ thẳng đứng đáy vuông C1C2C3C4 có cùng chiều cao 1.5.4 Hệ tứ phương Ta cũng có thể chứng minh rằng hệ tứ phương không tồn tại ô cơ sở Bravais tâm đáy và tâm diện Giả sử hệ tứ phương có ô mạng tâm đáy