Hoa hoc,hoa ly silicat

HÓA HỌC VÀ HÓA LÝ
SILICAT
Hồ Thị Ngọc Sương


Mở đầu

Silicat là
gì?
Sản phẩm
silicat?


NỘI DUNG CHƢƠNG TRÌNH
Chương 1

• Silicat ở trạng thái tinh thể

Chương 2

• Các silicat ở trạng thái vô định
hình

Chương 3

• Các silicat ở trạng thái phân tán
cao

Chương 4

• Cơ sở lý thuyết quá trình nhiệt độ

cao

Chương 5

• Biểu đồ pha hệ một cấu tử

Chương 6

• Biểu đồ pha hệ hai cấu tử


Chƣơng 1 ( 4 Tiết)

SILICAT Ở TRẠNG THÁI TINH THỂ
1.1. Đặc trƣng cơ bản của vật chất
ở trạng thái tinh thể
1.2. Cách sắp xếp các phần tử trong
tinh thể, bán kính ion, số phối trí

1.3. Đơn vị cấu trúc cơ bản của các
silicat là tứ diện [sio4]4-


1.1. Đặc trƣng cơ bản của vật chất ở
trạng thái tinh thể

ĐK thường, vật chất
tồn tại ở trạng thái
nào?

1.1.1. Khái niệm tinh thể

Tinh thể là gì?
Các bạn biết gì về
tinh thể


1.1.1. Khái niệm tinh thể
Tinh thể
• Vẻ bên ngoài: Trên bề mặt đập vỡ của chúng
xuất hiện nhiều cạnh nhỏ, chóp nhỏ và lấp
lánh
• Về cấu tạo: Các tiểu phân sắp xếp trật tự trong
toàn bộ tinh thể. Theo hƣớng bất kỳ, tính đối
xứng, tuần hoàn của các phần tử xảy ra trong
toàn bộ không gian có trật tự xa.


1.1.1. Khái niệm tinh thể
Tinh thể
• Tính chất:
- Có nhiệt độ nóng chảy nhất định
- Có tính dị hướng
• Liên kết trong tinh thể:
- Liên kết ion
- liên kết cộng hóa trị…
- khó bị nén ép, không bị biến
dạng theo bình chứa.

Ví dụ?


1.1.1. Khái niệm
về tinh thể


1.1.1. Khái niệm tinh thể
Vô định hình

• Vẻ bên ngoài: Trên bề mặt đập vỡ của chúng rất
nhẵn, không phẳng mà hơi cong.
• Về cấu tạo:
Không theo quy luật nào, hoặc chỉ đối xứng
trong không gian hẹp  có trật tự gần


1.1.1. Khái niệm tinh thể
Vô định hình
• Tính chất:
- Không có nhiệt độ nóng chảy nhất
định, có khoảng biến mềm.
- Có tính định hướng
• Liên kết :
- Liên kết ion
- liên kết cộng hóa trị…
khó bị nén ép, không bị biến
dạng theo bình chứa.

Ví dụ?

1.1.1. Khái niệm tinh thể
• Đơn tinh thể:
- Tinh thể tạo
nên
chất
rắn
nhƣ
một tinh thể
duy nhất
- Có tính dị
hƣớng.

• Đa tinh thể:
- Tạo thành từ nhiều tinh
thể nhỏ
- Tính chất vật lý chung của
các chất rắn đa tinh thể
dƣờng nhƣ giống nhau
theo mọi hƣớng
 Có tính đẳng hƣớng ‘giả’.


1.
1.1.2. Khái niệm ô mạng
cơ sở, hệ tinh
thể của các chất điểm

• Phần tử : chất điểm

• Liên kết 2 chất điểm:
đường thẳng
+ Nút mạng : Giao của
nhiều đƣờng thẳng.
+Chu kỳ mạng:
khoảng
cách 2 nút mạng gần nhau.
+ Mặt mạng: Qua hai đƣờng
cùng một nút mạng

+ Ô mạng không gian:
3
đƣờng
không
cùng phẳng và 1
điểm không thuộc
ba đƣờng đó.
+ Ô mạng cơ sở :
Ô mạng không gian
nhỏ nhất


• Theo Bravais: có 7 hệ tinh thể với 14 dạng ô
mạng cơ sở, 32 phép đối xứng tạo 230
nhóm không gian khác nhau.
Hệ tinh thể

Dạng ô mạng cơ sở

Ba nghiêng

P

P: nguyên thủy

Một nghiêng P, C

C: tâm đáy

Trực thoi

P, C, I, F

F: tâm mặt

Ba phương

P

I: tâm khối

Sáu phương

P

Bốn phương P, I
Lập phương

P, I, F

1.2. CÁCH SẮP XẾP CÁC PHẦN TỬ TRONG
TINH THỂ, BÁN KÍNH ION, SỐ PHỐI TRÍ

1.2.1

1.2.2

1.2.3

• Sắp xếp sít chặt trong không gian
• Bán kính ion
• Đa diện phối trí


1.2.1. Sắp xếp sít chặt
trong không gian
• Xem phần tử cấu tạo: Quả cầu không tích điện,
không biến dạng, không phân cực.
• Những quả cầu cùng bán kính: Tạo hai dạng sắp
xếp chặt chẽ nhất trong không gian, là dạng
lập phƣơng tâm mặt và lục giác sít chặt (
chiếm 74,05% không gian) cấu trúc của
nhiều kim loại.
• Cách sắp xếp khác: lập phƣơng tâm khối (chiếm
68% không gian)  không phải là dạng sít
chặt nhất.

1.2.2. Bán kính ion
• Phần tử cấu tạo (nguyên tử, ion, phân tử…): có
vùng ảnh hƣởng nhất định trong không
gian tinh thể  gọi là bán kính hiệu dụng.
• Bán kính hiệu dụng phụ thuộc : bản chất ion
( hoặc phân tử, nguyên tử), điện tích, độ
phân cực…
• Có hai loại ion : là cation, anion. Bán kính
cation nhỏ hơn bán kính anion.


1.2.2. Bán kính ion
• Trong không gian tinh thể:
- Các anion tạo cấu trúc sít chặt dạng lục
giác sít chặt và lập phƣơng
- Trong cấu trúc của anion luôn tồn tại lỗ
trống kiểu tứ diện hoặc bát diện.
- Các cation với kích thƣớc bé hơn sẽ xen
vào các lỗ trống này.
Gọi là kiểu sắp xếp phối trí ( quan tâm đến
hình khối KG anion bao quanh cation)
Đa diện phối trí


1.2.3. Đa diện phối
trí
• Số các ion khác loại(anion) trực tiếp bao

quanh một ion(cation) Số phối trí của ion
(cation)
• Nếu nối tâm các ion bao quanh  Đa diện
phối trí
• Dùng đa diện phối trí mô tả cấu trúc của
silicat
• Cấu hình phối trí dựa trên quan hệ bán
kính cation và anion ( bảng 1.3)


LỖ TRỐNG TRONG CẤU TRÚC LẬP PHƢƠNG và
SỰ HÌNH THÀNH CERAMIC
 Các anion tạo cấu trúc lập phương

-các lỗ trống giữa các tứ diện (của cấu trúc lập phương) hoặc
-bát diện (của cấu trúc lập phương tâm mặt).
Các cation đi vào lỗ trống tạo cấu trúc ceramic


1.3. ĐƠN VỊ CẤU TRÚC CƠ BẢN CỦA CÁC SILICAT LÀ
TỨ DIỆN [SIO4]41.3.1

1.3.2

1.3.3

1.3.4

• Cấu trúc các hợp chất silicat tinh thể

• Các đa diện [SIO4]4- độc lập
• Silicat cấu trúc tấm, lớp
• Silicat cấu trúc khung