Tính mật độ mặt phẳng (số nguyên tử /cm2) của các nguyên tử Cu trên họ mặt {110} của một đơn tinh thể Cu (ngoại trừ giá trị bán kính nguyên tử, có thể sử dụng các giá trị khác trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học).
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (7.69 MB, 108 trang )
Một kim loại có cấu trúc BCC với hằng số mạng a
= 3,31 và khối lượng riêng 16,6 g/cm3. Xác định khối
lượng ngun tử của ngun tố này.
Kim loại có cấu trúc BCC,
vậy n = 2 nguyên tử / ô mạng,
a = 3,31 Å = 3,31 x 10-10 m
ρ = 16,6
gam/cm3
NA
A
−6
3
x10 =
xa
ρ
n
A=
(6,023
x 1023 nguyên
tử/mol)(3
,31x 10-10 m)3
-6
(2nguyên
tử
/ô
mạng)(10
m3/cm3 )
3
x 16,6gam/cm
A = 181,3 gam/mol
85
Ở 100oC, đồng có hằng số mạng là 3,655.
Tính khối lượng riêng của đồng ở nhiệt độ này.
Cu có cấu trúc FCC, vậy n = 4 nguyên tử/ô
mạng
a = 3,655 Å = 3,655 x 10-10 m
A = 63,55 gam/mol
ρ =
⇒
A
−6
x 10
=
ρ
NA
x a3
n
(63,55
gam/mol)(4
nguyên
tử/ô
mạng)
(6,023x 1023 nguyên
tử/mol)(3
,655x 10-10 m3 )
ρ = 8,64 gam/cm3
86
Bảng các mạng tinh thể tiêu biểu
C«ng
thøc
M2X
C¸ch s¾
p xÕp cđa X % sè hèc chiÕm bëi M
Sè phèi trÝ
Lpck
Lptm
Hèc T
Hèc O Cđa M Cđa X
Na2O
F2Ca
(florit)
Zn3P2
M3X2
MX
M2X3
O3Mn2
NiAs
NaCl
ZnS
ZnS
(vuarit) (Spharit)
CsCl lptk
α − Al2O3
β − Ga2S3 γ − Ga2S3
MX2
CdI2
TiO2
Rutin
CdI2
TiO2
Anatase
100
0
4
8
75
0
4
6
0
50
100
0
6
4
6
4
-
8
8
0
66.66
6
33.33
0
4
0
50
6
4
3
87
TÝnh chÊt c¸c hỵp chÊt ion
• Lực tương tác tĩnh điện giữa các ion tương đối lớn nên
các hợp chất ion có độ rắn, nhiệt độ nóng chảy; nhiệt độ
sơi cao còn độ giãn nở cũng như độ chịu nén nhỏ.
• Các hợp chất ion khơng có tính dẻo, do khi các lớp ion
trượt lên nhau phát sinh các lực đẩy bổ sung, làm cho tinh
thể bị phá vỡ.
• Vì lực liên kết mạnh, các ion đều tích điện nên các hợp
chất ion chỉ tan trong dung mơi phân cực.
• Vì trong ion, các e chuyển động trên các obitan định chỗ
trên các ion nên ở trạng thái tinh thể các hợp chất ion
khơng dẫn điện. Nhưng ở trạng thái nóng chảy và dung
dịch thì chúng dẫn được điện.
88
TINH THỂ NGUN TỬ
* Trong tinh thể ngun tử, các đơn vị cấu trúc chiếm
các điểm nút mạng là các ngun tử, liên kết với nhau
bằng liên kết cộng hố trị nên còn gọi là tinh thể cộng
hố trị.
* Do liên kết cộng hố trị có tính định hướng nên cấu
trúc tinh thể và số phối trí được quyết định bởi đặc
điểm liên kết cộng hố trị, khơng phụ thuộc vào điều
kiện sắp xếp khơng gian của ngun tử.
* Vì liên kết cộng hố trị là liên kết mạnh nên các tinh
thể ngun tử có độ cứng đặc biệt lớn, nhiệt độ nóng
chảy và nhiệt độ sơi cao, khơng tan trong các dung mơi.
Chúng là chất cách điện hay bán dẫn.
89
CẤU TRÚC TINH THỂ KIM CƯƠNG
Đơn vị cấu trúc
tinh thể kim cương
Ơ CỞ SỞ CỦA MẠNG
KIM CƯƠNG
Mơ hình
tinh thể kim cương
90
Liên kết trong kim cương
Các ngun tử C ở trạng thái lai hố sp3 tạo ra 4 AO lai hố
hướng về 4 đỉnh hình tứ diện đều. Các ngun tử C sử dụng các
AO lai hố này tổ hợp với nhau tạo ra các MO -σ.
Có N ngun tử → tạo ra 4N MO trong đó có 2N MO liên kết
tạo thành vùng hố trị và 2N MO phản liên kết tạo thành vùng
dẫn. Vùng hố trị đã được điền đầy, vùng dẫn hồn tồn còn
trống, hai vùng cách nhau một vùng cấm có ΔE = 6 eV.
Vùng cấm rộng do e trong liên kết cộng hố trị có tính định vị
cao nên kim cương là chất cách điện.
3N
AO - p
2N MO plk
cßn trèng
Vï ng cÊm E =6 eV
N
AO - s
2N MO lk
b· o hoµ
91
Tính chất của kim cương
* Do cấu trúc khơng gian ba chiều đều đặn và
liên kết cộng hố trị bền nên Kim cương có khối
lượng riêng lớn (3,51), độ cứng lớn nhất, hệ số
khúc xạ lớn, nhiệt độ sơi, nhiệt độ nóng chảy cao,
giòn, khơng tan trong các dung mơi, khơng dẫn
điện.
* Cùng kiểu mạng tinh thể với kim cương có tinh
thể của các ngun tố Si, Ge và Sn(α) và một số
hợp chất cộng hố trị như: SiC, GaAs, BN, ZnS
CdTe. Tuy nhiên liên kết cộng hố trị trong các
tinh thể này là liên kết cộng hố trị phân cực.
92
TINH THỂ BONITRUA MẠNG KIM CƯƠNG
(BORAZON)
B
N
C¸c nguyªn tư B chiếm
c¸c nót cđa m¹ng tinh
thĨ lËp ph¬ng t©m
diện, N chiÕm 1 nưa hèc
tø diƯn
Mèi tÕ bµo cã 4B vµ 4 N
Sè phèi trÝ cđa B lµ 4, N
• Borazon cøng, c¸ch
®iƯn nh kim c¬ng.
• Tuy nhiªn borazon
cã tÝnh bỊn vỊ
mỈt c¬ vµ nhiƯt
h¬n kim c¬ng (khi
nung nãng trong
ch©n kh«ng ®Õn
2700 oC borazon
hoµn toµn kh«ng
®ỉi, chÞu nãng
ngoµi kh«ng khÝ
93
o
®Õn 2000 C vµ
THAN CHÌ
Liên kết σ
- Các ngun tử C lai hố sp2
liên kết với nhau bằng liên kết cộng hố
trị σ, độ dài liên kết C-C: 1,42 Å nằm
trung gian giữa liên kết đơn (1,54 Å) và
liên kết đơi(1,39 Å-benzen).
- Hệ liên kết π giải toả trong
tồn bộ của lớp, do vậy so với kim
cương, than chì có độ hấp thụ ánh sáng
đặc biệt mạnh và có khả năng dẫn điện
giống kim loại. Tính chất vật lý của
than chì phụ thuộc vào phương tinh
thể.
- Liên kết giữa các lớp là liên
Liên kết π khơng kết yếu Vandecvan, khoảng cách giữa
các lớp là 3,35Å, các lớp dễ dàng trượt
định vị
lên nhau, do vậy than chì rất mềm.
94
Tinh thể Bonitrua dạng mạng than chì
3,34 A
1,446 A
B
N
- Giống than chì BN
mềm, chịu lửa (tnc∼
3000oC).
- Do ngun tử N có
độ âm điện lớn nên các
MO π định vị chủ yếu ở
N, dẫn đến các e π khơng
được giải toả như ở than
chì và BN khơng dẫn điện
(ΔE = 4,6 - 3,6 eV)
95
