tinh thể ion

CHƯƠNG 14:
TINH THỂ ION


NHÓM 17
Nguyễn Thu Hương
Lại Quỳnh Hương
Phạm Thị Hương
Nguyễn Thị Thu Hương


OUTLINE:

D

D

I. Mô hình ion và sự hình
thành liên kết ion trong
tinh thể.
II. Năng lượng mạng lưới.
III.Tính chất của tinh thể
ion.


I. Mô hình ion
và sự hình thành
liên kết ion trong
tinh thể.

Một số hình dạng của tinh thể ion

01
Cấu trúc
tinh thể ion
của K2S

02
Cấu trúc tinh
thể ion của
muối NaCl

03
Cấu trúc tinh
thể ion của
ZnO


Không có
tính định
hướng.

LIÊN KẾT
ION

Không có
tính bão
hoà.

Các hợp chất ion sẽ kết
tinh theo một dạng nhất
định sao cho hệ năng
lượng thấp nhất.


Khi đó quanh 1 ion chọn
đc nhiều nhất số ion trái
dấu


II. Năng lượng mạng lưới
Khái niệm:
Năng lượng mạng lưới tinh thể
(Uml): Là năng lượng cần cung cấp
để phá vỡ 1 mol tinh thể thành
những ion riêng rẽ ở trạng thái cơ
bản.


 Tính chất
 Quyết định độ bền.
 Độ hòa tan và nhiều tính
chất khác của tinh thể.


CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC
ĐỊNH NĂNG LƯỢNG MẠNG
LƯỚI
HỆ THỨC BORN – LANDE

(BOCNƠ – LANĐÊ)

PHƯƠNG PHÁP BÁN KINH
NGHIỆM KAPUSTINSKI

CHU RÌNH BORN HABER
(BOÓC – HABƠ)


1. Hệ thức Born - Lande
Uml = .k.(1)

Trong đó

•
•
•
•
•
•
•

NA: Hằng số Avogadro,
A : Hằng số Madelung (Madơlung)
n : Hệ số đẩy Born
eo = 1,602.10-19 C
ro : Khoảng cách cân bằng giữa 2 ion (m)
k : Hằng số tỉ lệ
: Điện tích ion âm và ion dương

Bảng hằng số Madelung A của
một số cấu trúc tinh thể:
Dạng cấu trúc

Công thức

Số phối trí

A

Natri clorua

NaCl

Na: 6; Cl: 6

1,743

Xesi clorua

CsCl

Cs: 8; Cl: 8

1,763

Sphalerit

ZnS

Zn: 4; S: 4

1,638

Vuaxit

ZnS

Zn: 4; S: 4

1,641

Florit

CaF2

Ca: 8; F: 4

2,520

Rutil

TiO2

Ti: 6; O: 3

2,408

MỘT SỐ VÍ DỤ
VẬN DỤNG


Bài 1: Xét tinh thể NaCl. Tính năng lượng mạng lưới tinh thể
bằng phương pháp Born - Lande
  theo .
Cho ; n = 9; A=1,748; ;

•Giải:
 
Đổi
Áp dụng hệ thức Born - Lande, ta có:
Uml =.k.(1)
= .(1)
767,2 (kJ/mol)


Bài 2: Xét tinh thể LiCl. Tính năng lượng mạng lưới tinh thể
theo kJ/mol bằng phương pháp Born-Lande.
 
Cho ; n = 8; A=1,918; ;

•Giải:
 
Đổi
Áp dụng hệ thức Born - Lande, ta có:
Uml =.k.(1)
= .(1)
802,9 (kJ/mol)

2. Phương pháp bán kinh
nghiệm Kapustinski
Uml = . (kJ/mol)

Trong đó

• : Là bán kính của cation và anion Điện
tích cua cation và anion
• : Là số ion trong một đơn vị công phức
phân tử (vd: AxBy )

*Lưu ý: phải tính thep đơn vị là


Bài 1: Xác định năng lượng mạng lưới đối với
 
tinh thể NaCl biết
Giải:
Năm
Ta có:1943 Kapustinski còn đưa ra hệ thức chi tiết

sau:

Uml = -1201,2..(1) (kJ/mol)


3. Chu trình Born Haber (Boóc
– Haber)

- Phương pháp tính theo chu trình Born-Haber dựa trên cơ sở
lý thuyết nhiệt hóa học của định luật Hess.
Áp dụng chu trình Born - Haber ta xét tinh thể NaCl:

NaCl (tt)

(h)

(k)

Na (h)

Cl (k)

Na (tt)


Trong đó

• : Lần lượt là năng lượng thăng hoa và
năng lượng ion hóa của Natri.
• : Lần lượt năng lượng phân li và ái lực
electron
• : Là năng lượng hình thành NaCl


“

Theo định luật bảo toàn năng lượng thì tổng đại số
các biến thiên năng lượng bằng không

- + SNa + (1/2)DCl2 + INa + ECl - Uml = 0
Uml = + SNa + (1/2) + INa + ECl


-• Từ
  các dữ liệu thực nghiệm, ta có:

765,6 (kJ/mol)


VÍ DỤ 1: Xác định năng lượng mạng lưới ion đối với
phân tử AgCl. Cho biết số liệu dưới đây:
- Entanpi thăng hoa Ag(r)Ag(k): SAg= 255 kJ/mol
- Năng lượng ion hóa của Ag: IAg =7,55 eV
- Ái lực của electron của Cl  là: Ecl = -3,78 eV
- Năng lượng phân ly liên kết Cl2 là: = 242 kJ/mol
- Nhiệt hình thành AgCl là: QAgCl = -159 kJ/mol
Cho NA= 6,02.1023mol-1 ; 1eV = 1,6.10-19J


•Ta lập chu trình theo sơ đồ sau:

AgCl (tt)

(h)

(k)

Ag (h)

Cl (k)

Ag (r)
Uml = - + SAg + (1/2)DCl2 + IAg + Ecl
.


III. Tính chất của tinh thể ion.
 Tính chất các hợp chất ion phần nhiều được quyết định bởi
cấu trúc của tinh thể và lực tương tác giữa các ion trong tinh
thể.
 Các hợp chất ion có độ rắn, nhiệt độ nóng chảy/sôi tương đối
cao, độ giãn nở nhiệt cũng như độ chịu nén tương đối nhỏ.
Yếu tố này là do lực tương tác tĩnh điện giữa các ion tương
đối lớn.
 Hệ số giãn nở nhiệt phụ thuộc vào năng lượng mạng lưới ion.
 Vì lực liên kết mạnh, các ion đều tích điện nên các hợp chất
ion chỉ tan trong các dung môi phân cực.
 Vì trong ion, các electron chuyển động trên các obitan xác
định nên ở trạng thái nóng chảy, do sự chuyển vận của các
ion nên, như dung dịch chất ion, hệ dẫn điện