cấu tạo và liên kết nguyên tử

KÍNH CHÀO THẦY VÀ CÁC BẠN

BÀI THUYẾT TRÌNH NHÓM I

Đặng Trần Duy
Phạm Mạnh Hương
Trần Văn Hội


1.1.Cấu tạo và liên kết nguyên tử
1.1.1.khái niệm cơ bản về cấu tạo nguyên tử
- Nguyên tử là một hệ thống trung hòa điện gồm hai thành phần : hạt nhân (gồm proton mang điện tích
dương và notron không mang điện) và các electron chuyển động xung quanh
- Các electron chuyển động xung quanh hạt nhân có mức năng lượng từ thấp đến cao


1.1.Cấu tạo và liên kết nguyên tử
1.1.2. Các dạng liên kết nguyên tử trong chất rắn
a.Liên kết đồng hóa trị
Là liên kết có được khi hai hoặc nhiều nguyên tử góp chung nhau một số điện tử hóa trị để có đủ tám điện tử
lớp ngoài cùng.
Đây là liên mạnh, cường độ của nó phụ thuộc vào đặc tính liên kết giữa điện tử hóa trị với hạt nhân


1.1.Cấu tạo và liên kết nguyên tử



17+

17+

Cl

Cl


1.1.Cấu tạo và liên kết nguyên tử
b.Liên kết ion :
- Là loại liên kết nhờ lực hút tĩnh điện giữa các ion trái dấu.Xảy ra giữa nguyên tử có ít điện tử hóa trị dễ cho bớt
điện tử di để tạo thanh cation với nguyên tử có nhiều điện tử hóa trị dễ nhận thêm điện tử để tạo thành anion
- Cũng giống như liên kết đồng hóa trị, liên kết ion cũng là liên kết mạnh và cường độ của nó cũng phụ thuộc vào sự
liên kết giữa điện tử hóa trị với hạt nhân.Vd: sự tạo muối ăn
2Na + Cl2
Na -1e

Na+
Na+ + Cl-

2NaCl
Cl +1e
Na+ Cl-

Cl-


1.1.Cấu tạo và liên kết nguyên tử
c. Liên kết kim loại
- Liên kết kim loại là liên kết được hình thành giữa các nguyên tử và ion kim loại trong mạng tinh thể kim loại có sự
tham gia của các electron tự do
- Đây là liên kết đặc trưng cho vật liệu kim loại tạo enên các tính chất của vật liệu kim loại : ánh kim hay vẻ sáng, dẫn

nhiệt và dẫn điện cao,tính dẻo cao


1.1.Cấu tạo và liên kết nguyên tử
d. Liên kết hỗn hợp
- Trong các vật chất, vật liệu thông dụng các liên kết không mang tính chất thuẩn túy của một loại duy nhất
nào, mà mang tính hỗn hợp của nhiều loại
- Ví dụ do nhiều yếu tố khác nhau trong đó có tính âm điện mà các liên kết dị cực đều mang đặc tính hỗn hợp
giữa liên kết ion và đồng hóa trị như Na và Cl có tính âm điện lần lượt là 0,9 và 3,0 dẫn đến liên kết giữa Na và
Cl trong NaCl gồm khoảng 52% liên kết ion và 48% liên kếtđồng hóa trị


1.1.Cấu tạo và liên kết nguyên tử
e. Liên kết yếu (Liên kết bậc hai)
- Là liên kết do hiệu ứng hút nhau giữa các nguyên tử hay phân tử bị phân cực
- Liên kết này yếu, rất dễ bị phá vỡ khi tăng nhiệt độ nên vật liệu có liên kết này có nhiệt độ chảy thấp


1.2.Sp xp nguyờn t trong vt cht
1.2.1. Cht khí

Trong chất khí có sự sắp xếp nguyên tử một cách hỗn loạn, thực chất là hoàn toàn không có trật tự.
Khoảng cách giữa các nguyên tử không cố định mà hoàn toàn phụ thuộc vào thể tích của bình chứa,
tức là có thể chịu nén.


1.2.Sp xp nguyờn t trong vt cht

1.2.2. Chất rắn tinh thể
Ngợc lại hoàn toàn với chất khí, trong chất rắn tinh thể mỗi nguyên tử có vị trí hoàn toàn xác định
không những với các nguyên tử bên cạnh hay ở gần - trật tự gần, mà còn cả với các nguyên tử khác
bất kỳ xa hơn - trật tự xa.



Do có sắp xếp trật tự nên chất rắn tinh thể có cấu trúc tinh thể đợc xác định bằng kiểu mạng tinh thể
xác định.


1.2.Sp xp nguyờn t trong vt cht



Nối tâm các nguyên tử (ion) sắp xếp theo quy luật bằng các đờng thẳng tởng tợng sẽ cho ta hình ảnh
của mạng tinh thể, trong đó nơi giao nhau của các đờng thẳng đợc gọi là nút mạng.


1.2.Sắp xếp nguyên tử trong vật chất

H×nh 1.4. CÊu tróc m¹ng tinh thÓ lËp ph¬ng (®¬n gi¶n).


1.2.3.Cht lng, cht rn vụ nh hỡnh v vi tinh th

a. Chất lỏng
Chất lỏng có cấu trúc giống chất rắn tinh thể ở chỗ nguyên tử có xu thế tiếp xúc (xít) nhau trong những
nhóm nhỏ của một không gian hình cầu khoảng 0,25nm, do vậy không có tính chịu nén (co thể tích lại
nh chất khí ).



Sự khác nhau với chất rắn tinh thể :


1.2.3.Cht lng, cht rn vụ nh hỡnh v vi tinh th



Vị trí nguyên tử không xác định tức là trong không gian nhỏ kể trên các nguyên tử tuy có sắp xếp trật tự
nhng không ổn định, luôn luôn bị phá vỡ do ba động nhiệt rồi lại hình thành với các nguyên tử khác và
ở nơi khác...



Mật độ xếp chặt (tỷ lệ giữa thể tích do nguyên tử chiếm chỗ so với tổng thể tích) của chất lỏng kém
chất rắn nên khi kết tinh hay đông đặc thờng kèm theo giảm thể tích (co ngót).


1.2.3.Cht lng, cht rn vụ nh hỡnh v vi tinh th



b. Chất rắn vô định hình

một số chất, trạng thái lỏng có độ sệt cao, các nguyên tử không đủ độ linh hoạt để sắp xếp lại theo
chuyển pha lỏng - rắn; chất rắn tạo thành không có cấu trúc tinh thể và đợc gọi là chất rắn vô định
hình.



Về mặt cấu trúc có thể coi các vật thể vô định hình là chất lỏng rắn lại với các yếu tố gây nên bởi ba
động nhiệt bị loại trừ.


1.2.3.Cht lng, cht rn vụ nh hỡnh v vi tinh th



Các chất rắn thờng gặp đợc chia thành hai nhóm: tinh thể và không tinh thể (vô định hình).



Các chất rắn có cấu tạo tinh thể trong đó bao gồm toàn bộ kim loại, hợp kim và phần lớn các chất vô
cơ, rất nhiều polyme.


1.2.3.Cht lng, cht rn vụ nh hỡnh v vi tinh th

Trong điều kiện làm nguội bình thờng thủy tinh lỏng, các phân tử SiO2 [trong đó ion O2- ở các đỉnh khối tứ
diện (bốn mặt) tam giác đều, tâm của khối là ion Si4+ nh biểu thị ở hình 1.5a] không đủ thời gian sắp xếp
lại, nó chỉ giảm ba động nhiệt tạo nên thủy tinh thờng, vô định hình nh biểu thị ở hình 1.5b

1.2.3.Cht lng, cht rn vụ nh hỡnh v vi tinh th



Còn khi làm nguội vô cùng chậm các phân tử SiO2 có đủ thời gian sắp xếp lại theo trật tự xa sẽ đợc
thủy tinh (có cấu trúc) tinh thể nh biểu thị ở hình 1.5c.


1.2.3.Cht lng, cht rn vụ nh hỡnh v vi tinh th



c. Chất rắn vi tinh thể



o
Cũng với vật liệu tinh thể kể trên khi làm nguội từ trạng thái lỏng rất nhanh (trên dới 10000 C/s) sẽ
nhận đợc cấu trúc tinh thể nhng với kích thớc hạt rất nhỏ (cỡ nm), đó là vật liệu có tên gọi là vi tinh thể
(còn gọi là finemet hay nanomet).



Tóm lại các vật liệu có ba kiểu cấu trúc: tinh thể (thờng gặp nhất), vô định hình và vi tinh thể (ít gặp).


1.3.KHÁI NIỆM VỀ MẠNG TINH THỂ

•Định nghĩa: mạng tinh thể là mô hình không gian mô tả sự sắp xếp của các

chất điểm cấu tạo nên vật tinh thể.

•Ví dụ: Các Ion tinh thể muối ăn nằm ở đỉnh của hình lập phương.


1.3.KHÁI NIỆM VỀ MẠNG TINH THỂ





Hình 1.6 -Mạng tinh thể muối ăn


1.3.KHÁI NIỆM VỀ MẠNG TINH THỂ

 1.3.1.Tính đối xứng
 Tính đối xứng là tính chất ứng với một biến đổi hình học, các điểm, đường, mặt tự trùng lặp lại, gồm có:
 Tâm đối xứng: bằng phép nghịch đảo qua tâm chúng lại trùng nhau.
 - Trục đối xứng: các điểm có thể trùng lặp nhau bằng cách quay quanh trục một góc α, số nguyên n=2Π/α được
gọi là trục của bậc đối xứng, chỉ tồn tại các n = 1, 2, 3, 4, 5, 6.



- Mặt đối xứng: bằng phép phản chiếu gương qua một mặt phẳng, các mặt sẽ trùng lặp lại.


1.3.KHÁI NIỆM VỀ MẠNG TINH THỂ






1.3.2.Ô cơ sở - ký hiệu phương, mặt
a. Ô cơ sở
Là thành phần nhỏ nhất đặc trưng cho mạng tinh thể. Nếu sắp xếp các khối cơ bản liên tục theo ba chiều không
gian sẽ nhận được toàn bộ mạng tinh thể (A”EFG, A’E’F’G’)


1.3.KHÁI NIỆM VỀ MẠNG TINH THỂ
Thông số mạng: (a,b,c) đơn vị đo là Ao



(α , β , γ)đơn vị đo là độ hay Radian.




Tùy thuộc vào tương quan giữa các cạnh và góc của ơ cơ sở có 7 hệ tinh thể khác nhau là:

Tương quan giữa các thông số mạng
Hệ tinh thể

Đặc điểm hình dạng
Các cạnh

Các góc

Lập phương

Khối lập phương

a=b=c

α = β = γ = 90

Bốn phương

Lăng trụ thẳng, đáy vuông

a=b≠c

α = β = γ = 90

Trực giao

Lăng trụ thẳng, đáy chữ nhật

a≠ b≠ c

α = β = γ = 90

Lăng trụ nghiêng, đáy chữ nhật

a≠ b≠ c

Một nghiêng

Sáu phương

Các mặt đều là hình thoi

Lăng trụ thẳng, đáy hình thoi

a=b=c

a = b≠ c

0

0

0
α = γ = 90 ,
β ≠ 90

Mặt thoi

0

0

α = β = γ ≠ 90

0

0
0
α = β = 90 ,γ = 120

0
(2 góc ở đỉnh đều 60 )

Ba nghiêng

Khối hộp bất kì

a≠b≠c

α ≠ β ≠ γ ≠ 90

0