HÓA lý SILICAT chuong1

HÓA HỌC VÀ HÓA LÝ SILICAT

Hồ Thị Ngọc Sương


Mở đầu

Silicat là gì?

Sản phẩm silicat?


Các silicat ở trạng thái vô định hình

•

Các silicat ở trạng thái phân tán cao

•

Cơ sở lý thuyết quá trình nhiệt độ cao

•

Biểu đồ pha hệ một cấu tử

•

Biểu đồ pha hệ hai cấu tử

•

Chương 6
Chương 5
Chương 4
Chương 3
Chương 2
Chương 1

NỘI DUNG CHƯƠNG TRÌNH


Chương 1 ( 4 Tiết)

SILICAT Ở TRẠNG THÁI TINH THỂ

1.1. Đặc trưng 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 trưng 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 hướng 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 như một tinh thể

-

•
-

Đa tinh thể:
Tạo thành từ nhiều tinh thể nhỏ
Tính chất vật lý chung của các chất rắn đa

duy nhất

tinh thể dường như giống nhau theo mọi

Có tính dị hướng.

hướng
 Có tính đẳng hướng ‘giả’.


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

+ Ô mạng không gian: 3 đường
không cùng phẳng và 1 điểm

+ Nút mạng : Giao của nhiều đường thẳng.

không thuộc ba đường đó.

+Chu kỳ mạng: khoảng cách 2 nút mạng gần

+ Ô mạng cơ sở :

nhau.
+ Mặt mạng: Qua hai đường cùng một nút
mạng

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




1.2.3

1.2.1

• Bán kính ion

1.2.2

• Đa diện phối trí

PHỐI TRÍ

• Sắp xếp sít chặt trong không gian

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


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 phương tâm mặt và lục giác sít chặt ( chiếm 74,05% không
gian) cấu trúc của nhiều kim loại.

•

Cách sắp xếp khác: lập phương 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 hưởng 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 phương
Trong cấu trúc của anion luôn tồn tại lỗ trống kiểu tứ diện hoặc bát diện.
Các cation với kích thước 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 PHƯƠNG 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


1.3.4

1.3.3

• Silicat cấu trúc khung
1.3.2

• Silicat cấu trúc tấm, lớp
1.3.1

• Các đa diện [SIO4]4- độc lập
1.3. ĐƠN VỊ CẤU TRÚC CƠ BẢN CỦA CÁC SILICAT LÀ TỨ DIỆN [SIO4]

4-

• Cấu trúc các hợp chất silicat tinh thể