CHẤT RẮN VÔ ĐỊNH HÌNH VÀ CHẤT RẮN TINH THỂ, kí hiệu mạng tinh thể

MÔN HỌC:

VẬT LÝ TINH THỂ

Chương I:
CẤU TRÚC TINH THỂ

GVGD : PGS. TS. TRƯƠNG MINH ĐỨC
HVTH : PHẠM THỊ YẾN LY
VÕ VĂN TÚ

BOUNNAO PATHUMMA
LÊ THỊ MINH PHƯƠNG

HÀ DUY SON
HOÀNG THƠ THƠ

NGUYỄN THỊ NGỌC QUỲNH
ĐẶNG THỊ THU THỦY

NGUYỄN THỊ BẢO TRANG


NỘI DUNG

1.1. CHẤT RẮN VÔ ĐỊNH HÌNH VÀ
CHẤT RẮN TINH THỂ

1.2. KÍ HIỆU MẠNG TINH THỂ

1.1

1.1.1. CHẤT RẮN
VÔ ĐỊNH HÌNH

CHẤT
CHẤTRẮN
RẮNVÔ
VÔĐỊNH
ĐỊNHHÌNH
HÌNHVÀ
VÀCHẤT
CHẤTRẮN
RẮNTINH
TINHTHỂ
THỂ

1.1.2. CHẤT RẮN KẾT TINH

1.1.3. BÀI TẬP

+ Khái niệm

+ Khái niệm

Giải một số

+ Đặc điểm

+ Đặc điểm

bài tập tìm

+ Tính chất

+ Tính chất

chỉ số Miller,

+ Ứng dụng

+ Ứng dụng

Miller-Bravais


1.1. Chất rắn vô định hình và chất rắn tinh thể

 Vật chất tồn tại dưới ba dạng cơ bản: Rắn, lỏng và khí. Người ta cũng gọi đây là 3 trạng thái ngưng tụ của các hạt
vật chất.

 Ở trạng thái khí, khoảng cách giữa các hạt lớn và các lực tương tác giữa chúng với nhau bé. Chúng có khả năng
chiếm một thể tích bất kỳ mà ta dành cho nó, và tính chất chủ yếu của chúng được xác định bởi tính chất của các hạt
riêng biệt .

4


1.1. Chất rắn vô định hình và chất rắn tinh thể

5


1.1.Chất rắn vô định hình và chất rắn tinh thể

Ở khoảng cách xa các trung tâm của tập hợp (thứ tự xa), trật tự này bị phá vỡ. Độ bền của các liên kết giữa
các tập hợp hạt trong chất lỏng không lớn, vì vậy ở trạng thái lỏng chất chiếm một thể tích xác định, nhưng
có khả năng thay đổi hình dạng dưới tác dụng của trọng lực. Tính chất của chất ở trạng thái này được quyết
định bởi tính chất của các hạt và các tập hợp hạt, cũng như bởi các tương tác giữa chúng với nhau .


1.1. Chất rắn vô định hình và chất rắn tinh thể

 Ở trạng thái rắn , các chất chẳng những có khả năng bảo toàn một thể tích xác định mà còn giữ

nguyên hình dạng

dưới tác dụng của trọng lực. Tính chất của chất được xác định bởi thành phần nguyên tố cũng như cấu trúc của nó.


1.1. Chất rắn vô định hình và chất rắn tinh thể

Khi điều kiện tồn tại (nhiệt độ, áp suất) thay đổi, các chất có thể chuyển thể từ rắn sang lỏng, hoặc từ lỏng sang khí
và ngược lại. Nước có thể bay hơi hoặc đông lại thành nước đá, các kim loại có thể chảy lỏng và bay hơi.

Sơ đồ chuyển thể các trạng thái của vật chất

8

1.1.1. Chất rắn vô định hình

1.1.1.1. Khái quát về Chất rắn vô định hình

 Chất rắn vô định hình là chất rắn không có cấu trúc tinh thể xác định, do đó không có dạng hình học xác định.

Mô hình cấu trúc của thủy tinh
9


1.1.1.1. Khái quát về Chất rắn vô định hình

Nhựa thông

Thủy tinh

Nhựa đường
10


1.1.1.1. Khái quát về Chất rắn vô định hình

 Về mặt cấu trúc có thể xếp chất rắn vô định hình vào trạng thái lỏng. Khi một thể lỏng bị đông đặc hết sức đột ngột, tính
linh động của các hạt bị giảm mạnh, độ nhớt tăng vọt nhanh, các mầm kết tinh chưa kịp phát sinh và cấu trúc của thể lỏng như
bị “đông cứng lại “. Thể lỏng đã chuyển sang thể vô định hình .



Trạng thái vô định hình khác trạng thái lỏng ở một điểm nhỏ: Các hạt không dễ dàng di chuyển đối với nhau hay độ cứng

(điều này là điểm giống duy nhất với vật rắn tinh thể). Tất cả các tính chất khác nó giống như thể lỏng vì cấu trúc của nó là cấu
trúc của thể lỏng, đặc trưng bởi sự mất trật tự của các hạt.


1.1.1.1. Khái quát về Chất rắn vô định hình

 Có

thể phân biệt dễ dàng vật thể vô định hình với vật thể kết tinh bằng những đăc điểm dễ quan sát của

trạng thái lỏng mà vật thể vô định hình mang theo.

- Tính đẳng hướng: Các tính chất vật lí của nó giống nhau theo các phương khác nhau.
- Phân biệt bằng đường nóng chảy - đường cong chỉ sự thay đổi nhiệt độ của vật thể theo thời gian khi vật thể
được nung nóng cho tới điểm nóng chảy.

12


1.1.1.1. Khái quát về Chất rắn vô định hình
Click to edit Master text styles
Second level
Third level
Fourth level
Fifth level

Đồ thị cho thấy sự phụ thuộc của nhiệt độ theo thời gian đối với vật thể vô định hình
(hình a) và vật thể kết tinh (hình b).

13

1.1.1.1. Khái quát về Chất rắn vô định hình

Ở hình (a) đồ thị là một đường cong biến thiên liên tục không có điểm nóng chảy xác định - liên kết giữa các
hạt khác nhau về lực.

14


1.1.1.1. Khái quát về Chất rắn vô định hình

Ở hình (b) đồ thị biểu diễn đường nóng chảy của vật thể kết tinh có những điểm gãy m, n tương ứng với sự bắt đầu
và kết thúc của quá trình chuyển từ cấu trúc tinh thể sang cấu trúc lỏng của vật chất ( quá trình ngược lại là quá trình
kết tinh ).

15


1.1.1.2

ĐẶC ĐIỂM VÀ ỨNG DỤNG CỦA CHẤT RẮN VÔ ĐỊNH HÌNH

CÓ TÍNH ĐẲNG HƯỚNG

KHÔNG CÓ NHIỆT ĐỘ NÓNG CHẢY,
TÍNH CHẤT CỦA CHẤT RẮN

ĐÔNG ĐẶC XÁC ĐỊNH

VÔ ĐỊNH HÌNH

KHI BỊ NUNG NÓNG, CHÚNG NÓNG CHẢY VÀ CHUYỂN SANG THỂ LỎNG


1.1.1.2

ĐẶC ĐIỂM VÀ ỨNG DỤNG CỦA CHẤT RẮN VÔ ĐỊNH HÌNH

 Chất rắn vô định hình có nhiều đặc tính quý như dễ tạo hình, không bị gỉ, không bị ăn mòn, giá thành sản xuất
rẻ…

 Các chất rắn vô định hình thông thường được sản xuất khi một chất lỏng đủ độ nhớt bị làm lạnh rất nhanh, vì
thế không có đủ thời gian để các mắt lưới tinh thể thông thường có thể tạo thành.

Một số vật rắn như lưu huỳnh (S), thạch anh, đường,... có thể vừa là tinh thể, vừa là vô định hình.


1.1.1.2

ĐẶC ĐIỂM VÀ ỨNG DỤNG CỦA CHẤT RẮN VÔ ĐỊNH HÌNH


1.1.1.2

ĐẶC ĐIỂM VÀ ỨNG DỤNG CỦA CHẤT RẮN VÔ ĐỊNH HÌNH

• Các vật rắn vô định hình được dùng phổ biến trong nhiều ngành công nghệ khác nhau. Thuỷ tinh dùng làm các dụng cụ quang
học (gương, lăng kính, thấu kính....), các sản phẩm thuỷ tinh mĩ nghệ và gia dụng,...

• Hiện nay, nhiều vật rắn vô định hình có cấu tạo từ các chất polime hay cao phân tử (ví dụ: các loại nhựa, thuỷ tinh hữu cơ, cao
su,...), do có nhiều đặc tính rất quý (dễ tạo hình, không bị gỉ hoặc bị án mòn, giá thành rẻ,...), nên chúng đã được dùng thay thế
một số lượng lớn các kim loại (nhôm, sắt....) để làm các đồ gia dụng, tấm lợp nhà, ống dẫn nước, thùng chứa, các chi tiết máy,
xuồng cứu hộ, nhà mái vòm,...



K T LU N
Tóm lại:

Vật chất tồn tại dưới ba dạng cơ bản: rắn, lỏng và khí.
Ngoài ra, trạng thái thứ tư là trạng thái Plasma, trong đó các chất bị ion hóa mạnh. Vật chất này có thể chuyển
từ trạng thái này sang trạng thái khác
Nghiên cứu các trạng thái của vật chất, sự chuyển thể giữa các trạng thái vật chất có tầm quan trọng rất lớn
trong việc tìm hiểu thế giới tự nhiên và ứng dụng trong cuộc sống


1.1.2: Tinh thể và các tính chất của tinh thể
1.1.2.1. Cấu trúc tinh thể

Quan sát các hạt muối ăn (NaCl) qua kính hiển vi, viên đá thạch anh, … , ta thấy chúng đều được cấu tạo từ nhiều hạt nhỏ có dạng khối
lập phương chồng khít lên nhau. Cấu trúc có hình dạng đối xứng xác định này gọi là cấu trúc tinh thể.

Ảnh chụp kim cương

Ảnh chụp tinh thể muối ăn qua kính hiển
vi


1.1.2.1. Cấu trúc tinh thể

Tinh thể của mỗi chất rắn có hình dạng riêng: tinh thể thạch anh (SIO 2) có dạng khối lăng trụ sáu mặt, hai đầu là hai khối
chóp; tinh thể canxit (canxi cacbônat) có dạng khối trụ xiên;... Kích thước tinh thể có thể lớn hay nhỏ phụ thuộc điều kiện
hình thành nó.

Tinh thể thạch anh


1.1.2.1. Cấu trúc tinh thể

Tinh thể được cấu tạo từ các vi hạt (nguyên tử, phân tử, ion) liên kết chặt chẽ với nhau và sắp xếp theo một trật tự tuần hoàn trong
không gian. Mỗi vi hạt luôn dao động nhiệt quanh vị trí cân bằng của nó.

Một tinh thể của chất rắn

Tinh thể Bitmut được tổng hợp từ nhân tạo


1.1.2.1. Cấu trúc tinh thể

MÔ HÌNH SỰ LIÊN KẾT CÁC NGUYÊN TỬ TRONG TINH THỂ