Bài giảng vật liệu học - Chương 1 Đại cương về tinh thể học pdf

TS. Hà Văn Hồng
TS. Hà Văn Hồng
1
1
Tháng 02.2006
Tháng 02.2006
VẬT LIỆU HỌC
VẬT LIỆU HỌC
Tháng 02.2006
Tháng 02.2006
TS. Hà Văn Hồng
TS. Hà Văn Hồng
2
2
1.1.Tính đối xứng
1.1.Tính đối xứng
1.2. Ô cơ sở
1.2. Ô cơ sở
1.3.Mạng tinh thể
1.3.Mạng tinh thể
1.4.Nút mạng
1.4.Nút mạng
1.5.Phương tinh thể
1.5.Phương tinh thể
1.6.Mặt tinh thể
1.6.Mặt tinh thể
1.7.Mật độ nguyên tử
1.7.Mật độ nguyên tử
Chương-1
Chương-1
Đại cương về tinh thể học

Đại cương về tinh thể học
HUI© 2006
HUI© 2006
General Chemistry:
General Chemistry:
Slide
Slide
3
3
of 48
of 48
CaCO
3
MgCO
3
FeCO
3


<! [if !
vml] >
Tinh thể
Tinh thể
Tháng 02.2006
Tháng 02.2006
TS. Hà Văn Hồng
TS. Hà Văn Hồng
4
4
Tháng 02.2006

Tháng 02.2006
TS. Hà Văn Hồng
TS. Hà Văn Hồng
5
5
Tinh thể
Tinh thể
Tháng 02.2006
Tháng 02.2006
TS. Hà Văn Hồng
TS. Hà Văn Hồng
6
6
Tinh thể
Tinh thể
Tháng 02.2006
Tháng 02.2006
TS. Hà Văn Hồng
TS. Hà Văn Hồng
7
7

Tính đối xứng :
Tính đối xứng :
Biến đổi hình học
Biến đổi hình học
→
→
Các điểm, đường, mặt tự trùng lặp lại
Các điểm, đường, mặt tự trùng lặp lại


Tâm đối xứng (C) :
Tâm đối xứng (C) :
là điểm giữa các đoạn thẳng nối từ bất kỳ điểm nào trên bề
là điểm giữa các đoạn thẳng nối từ bất kỳ điểm nào trên bề
mặt này sang bề mặt kia của tinh thể & đi qua nó.
mặt này sang bề mặt kia của tinh thể & đi qua nó.


1.1.Tính đối xứng
1.1.Tính đối xứng
C
Tháng 02.2006
Tháng 02.2006
TS. Hà Văn Hồng
TS. Hà Văn Hồng
8
8

Trục đối xứng (L
Trục đối xứng (L
n
n
):
):
là đường thẳng qua tâm tinh thể mà khi quay tinh thể
là đường thẳng qua tâm tinh thể mà khi quay tinh thể
xung quanh nó 360
xung quanh nó 360
o

o
thì tinh thể tự trùng với hình n lần. n-
thì tinh thể tự trùng với hình n lần. n-
gọi là bậc của trục
gọi là bậc của trục
n
n
= 360/
= 360/
α
α


= 1, 2, 3, 4, 6
= 1, 2, 3, 4, 6


α
α
-góc quay
-góc quay
1.1.Tính đối xứng
1.1.Tính đối xứng
Tháng 02.2006
Tháng 02.2006
TS. Hà Văn Hồng
TS. Hà Văn Hồng
9
9


Mặt đối xứng
Mặt đối xứng


(P)
(P)
:
:
chia tinh thể làm 2 phần, phần này là ảnh của phần
chia tinh thể làm 2 phần, phần này là ảnh của phần
kia qua gương
kia qua gương
1.1.Tính đối xứng
1.1.Tính đối xứng
P
Tháng 02.2006
Tháng 02.2006
TS. Hà Văn Hồng
TS. Hà Văn Hồng
10
10
X
Y
Z
a
b
c
α
β
γ

1.2. Ô cơ sở (Ô cơ bản)
1.2. Ô cơ sở (Ô cơ bản)




Khái niệm
Khái niệm
Các nguyên tử sắp xếp có quy luật
Các nguyên tử sắp xếp có quy luật


Mô hình
Mô hình
không gian
không gian
=> ô cơ sở
=> ô cơ sở




Tháng 02.2006
Tháng 02.2006
TS. Hà Văn Hồng
TS. Hà Văn Hồng
11
11
X
Y

Z
a
b
c
α
β
γ
1.2. Ô cơ sở (Ô cơ bản)
1.2. Ô cơ sở (Ô cơ bản)




Cách xác định ô cơ bản
Cách xác định ô cơ bản

Chọn hệ trục toạ độ : ox, oy, oz
Chọn hệ trục toạ độ : ox, oy, oz





Điểm gốc : (0,0,0)
Điểm gốc : (0,0,0)
Bên trái mặt sau của ô
Bên trái mặt sau của ô

Thông số mạng : a, b, c
Thông số mạng : a, b, c


Góc của toạ độ :
Góc của toạ độ :
α
α
,
,
β
β
,
,
γ
γ
Tháng 02.2006
Tháng 02.2006
TS. Hà Văn Hồng
TS. Hà Văn Hồng
12
12

Các hệ tinh thể
Các hệ tinh thể
STT Hệ tinh thể Các cạnh Các góc
1 Lập phương a = b = c
α = β = γ = 90
o
2 Sáu phương (lục giác)
a = b ≠ c α = β = 90
o
, γ = 120

o
3 Bốn phương (chính phương)
a = b ≠ c α = β = γ = 90
o
4 Mặt thoi (ba phương) a = b = c
α = β = γ ≠ 90
o
5 Trực thoi
a ≠ b ≠ c α = β = γ = 90
o
6 Đơn tà (một nghiêng)
a ≠ b ≠ c α = γ = 90
o
, β ≠ 90
o
7 Tam tà ( ba nghiêng)
a ≠ b ≠ c α ≠ β ≠ γ ≠ 90
o
1.2. Ô cơ sở (Ô cơ bản)
1.2. Ô cơ sở (Ô cơ bản)
Tháng 02.2006
Tháng 02.2006
TS. Hà Văn Hồng
TS. Hà Văn Hồng
13
13
1.2. Ô cơ sở (Ô cơ bản)
1.2. Ô cơ sở (Ô cơ bản)
Lập phương
Lập phương

Sáu phương
Sáu phương
Bốn phương
Bốn phương
Mặt thoi
Mặt thoi
Trực thoi
Trực thoi
Đơn tà
Đơn tà
Tam tà
Tam tà
Tháng 02.2006
Tháng 02.2006
TS. Hà Văn Hồng
TS. Hà Văn Hồng
14
14




Khái niệm
Khái niệm
Nhiều ô cơ sở sắp xếp liên tiếp theo 3 chiều trong không gian
Nhiều ô cơ sở sắp xếp liên tiếp theo 3 chiều trong không gian
Ví dụ
Ví dụ
Sự hình
Sự hình

thành mạng
thành mạng
tinh thể
tinh thể
1.3.Mạng tinh thể
1.3.Mạng tinh thể
Tháng 02.2006
Tháng 02.2006
TS. Hà Văn Hồng
TS. Hà Văn Hồng
15
15

Mạng tinh thể
Mạng tinh thể
1.3.Mạng tinh thể
1.3.Mạng tinh thể
Tháng 02.2006
Tháng 02.2006
TS. Hà Văn Hồng
TS. Hà Văn Hồng
16
16
X
Y
Z
a
b
c
α

β
γ




Giao nhau của 2
Giao nhau của 2
đường thẳng nối tâm
đường thẳng nối tâm
của 1 nguyên tử với 2
của 1 nguyên tử với 2
nguyên tử kề cạnh nó
nguyên tử kề cạnh nó
=>
=>


Nút mạng
Nút mạng
Nguyên tử (ion, phân
Nguyên tử (ion, phân
tử ):
tử ):
nằm tại nút mạng
nằm tại nút mạng
1.4.Nút mạng tinh thể
1.4.Nút mạng tinh thể
Tháng 02.2006
Tháng 02.2006

TS. Hà Văn Hồng
TS. Hà Văn Hồng
17
17

Phương tinh thể :
Phương tinh thể :
đường thẳng đi qua nút mạng
đường thẳng đi qua nút mạng

Ký hiệu : [u,v,w]
Ký hiệu : [u,v,w]
•
Xác định độ dài đoạn thẳng từ gốc toạ độ đến giao
Xác định độ dài đoạn thẳng từ gốc toạ độ đến giao
điểm
điểm
M(p,q,r)
M(p,q,r)
•
P,q,r là phân số
P,q,r là phân số
→
→
Quy đồng mẫu số
Quy đồng mẫu số
→
→
Lấy các giá trị
Lấy các giá trị

của tử số
của tử số
1.5.Phương tinh thể
1.5.Phương tinh thể
Tháng 02.2006
Tháng 02.2006
TS. Hà Văn Hồng
TS. Hà Văn Hồng
18
18

Khái niệm :
Khái niệm :
đường thẳng đi qua nút mạng
đường thẳng đi qua nút mạng

Ký hiệu [u,v,w]
Ký hiệu [u,v,w]
1.5.Phương tinh thể
1.5.Phương tinh thể
]1,0,1[ ]1,1,1[
]1,0,2[
Tháng 02.2006
Tháng 02.2006
TS. Hà Văn Hồng
TS. Hà Văn Hồng
19
19


Khái niệm:
Khái niệm:
M.phẳng tạo bởi các đường thẳng nối các nút mạng
M.phẳng tạo bởi các đường thẳng nối các nút mạng


(min=3 nút)
(min=3 nút)

Ký hiệu : Chỉ số Miller (h,k,l)
Ký hiệu : Chỉ số Miller (h,k,l)
•
Tìm giao điểm của mặt phẳng trên 3 trục
Tìm giao điểm của mặt phẳng trên 3 trục
•
Xác định độ dài đoạn thẳng từ gốc toạ độ đến các giao điểm
Xác định độ dài đoạn thẳng từ gốc toạ độ đến các giao điểm
•
Lấy giá trị nghịch đảo của các đoạn thẳng
Lấy giá trị nghịch đảo của các đoạn thẳng
•
Quy đồng mẫu số
Quy đồng mẫu số
→
→
Lấy các giá trị của tử số
Lấy các giá trị của tử số

Hệ sáu phương : (h,k,i,l)

Hệ sáu phương : (h,k,i,l)


i = - (h+k)
i = - (h+k)
Mặt
Mặt
Các trục
Các trục
Nghịch đảo
Nghịch đảo
Chỉ số Miller
Chỉ số Miller
1
1
1, 1, 1/2
1, 1, 1/2


1 , 1 , 2
1 , 1 , 2
(112)
(112)
2
2
1, 1, 1
1, 1, 1
1 , 1 , 1
1 , 1 , 1
(111)

(111)
3
3
1, 1, ∞
1, 1, ∞
1 , 1 , 0
1 , 1 , 0
(110)
(110)
1.6.
1.6.
M
M
ặt tinh thể:
ặt tinh thể:
Tháng 02.2006
Tháng 02.2006
TS. Hà Văn Hồng
TS. Hà Văn Hồng
20
20
1.6.
1.6.
M
M
ặt tinh thể:
ặt tinh thể:


)1,0,2(

)1,1,1(
)1,1,0(
)0,3,1(
)1,2,3(
)0,1,1,1(
Tháng 02.2006
Tháng 02.2006
TS. Hà Văn Hồng
TS. Hà Văn Hồng
21
21








Mật độ dày đặc (mật độ xếp):
Mật độ dày đặc (mật độ xếp):

Xếp theo phương
Xếp theo phương

Xếp theo mặt
Xếp theo mặt

Xếp theo thể tích
Xếp theo thể tích

l, s, v-chiều dài, bề mặt, thể tích các ngtử chiếm chỗ
l, s, v-chiều dài, bề mặt, thể tích các ngtử chiếm chỗ
L, S, V-chiều dài, bề mặt, thể tích của ô cơ bản
L, S, V-chiều dài, bề mặt, thể tích của ô cơ bản
n
n
l
l
, n
, n
s
s
, n
, n
v
v
-số ngtử xếp theo chiều dài, bề mặt, thể tích của ô cơ bản
-số ngtử xếp theo chiều dài, bề mặt, thể tích của ô cơ bản
r-Bán kính nguyên tử
r-Bán kính nguyên tử
%100
V
πr
3
4
V
v
M
3
v v

n==
1.7.Mật độ nguyên tử
1.7.Mật độ nguyên tử
%100
L
2r
L
l
M
l l
n==
%100
S
r
S
s
M
2
s
π
s
n==
Tháng 02.2006
Tháng 02.2006
TS. Hà Văn Hồng
TS. Hà Văn Hồng
22
22



Số phối vị
Số phối vị




Số nguyên tử nằm
Số nguyên tử nằm
gần nhau nhất và cách
gần nhau nhất và cách
đều một nguyên tử
đều một nguyên tử
trong mạng
trong mạng




Ký hiệu :
Ký hiệu :
K
K
Ví dụ : K6
Ví dụ : K6
1.7.Mật độ nguyên tử
1.7.Mật độ nguyên tử
Tháng 02.2006
Tháng 02.2006

TS. Hà Văn Hồng
TS. Hà Văn Hồng
23
23






Lỗ hổng (Hộc):
Lỗ hổng (Hộc):


không gian trống được giới hạn bở hình khối nhiều mặt mà
không gian trống được giới hạn bở hình khối nhiều mặt mà
mỗi đỉnh khối là tâm nguỵên tử (ion) tại nút mạng
mỗi đỉnh khối là tâm nguỵên tử (ion) tại nút mạng
1.7.Mật độ nguyên tử
1.7.Mật độ nguyên tử
HUI© 2006
HUI© 2006
General Chemistry:
General Chemistry:
Slide
Slide
24
24
of 48
of 48

Hốc trong tinh thể
Hốc trong tinh thể
Hốc T
Hốc O
Hốc T
Hốc O
HUI© 2006
HUI© 2006
General Chemistry:
General Chemistry:
Slide
Slide
25
25
of 48
of 48
Sự sắp xếp các quả cầu
Sự sắp xếp các quả cầu