TL cao học:CÁC LOẠI MẠNG TINH THỂ KIM LOẠI

1
Chuyên đề
CƠ SỞ
HÓA HỌC VÔ CƠ


Bộ môn Hoá vô cơ - Khoa Hoá học -
Trường ĐHSP Hà Nội
2
cấu trúc tinh thể
3
1.Mạng tinh thể kim loại:
Mạng lập phương tâm diện (lptd)
Mạng lục phương chặt khít (lpck)
Mạng lập phương tâm khối (lptk)
Kim loại kết tinh chủ yếu theo ba kiểu mạng tinh thể:
* Nguyên tử kim loại được coi như nh?ng quả cầu cứng, có kích thước như nhau, được xếp chặt khít vào nhau thành từng lớp.
Trong tinh thể kim loại, các nguyên t? kim loại chiếm gi? các nút mạng.Lực liên kết là lực liên kết giứa các kim loại
Cấu trúc tinh thể
*Sù s¾p xÕp c¸c qu¶ cÇu ®ång nhÊt
*Coi c¸c ®¬n vÞ cÊu tróc lµ c¸c qu¶ cÇu cøng vµ ®ång nhÊt. Trªn mét líp cã 2 c¸ch s¾p xÕp c¸c qu¶ cÇu nµy
* S¾p xÕp thø nhÊt lµ
®Æc khÝt nhÊt gäi lµ
®Æc khÝt s¸u ph­¬ng

Sự sắp xếp các nguyên tử kim loại
Sự sắp xếp các nguyên tử kim loại

Sự sắp xếp đặc khít 6 phương tại lớp thứ 2:
Hốc bát diện
Hốc tứ diện
Sự sắp xếp các nguyên tử kim loại
7
Hốc bát diện
Hốc tứ diện
1.1. Sự sắp xếp các nguyên tử kim loại
1.1. Sự sắp xếp các nguyên tử kim loại
Cấu trúc lục phương chặt khít
Hốc tứ diện
Cấu trúc l?c phương chặt khít
Số quả cầu trong một ô cơ sở: 4.1/6 + 4.1/12 + 1 = 2
Số phối trí của mỗi nguyên tử kim loại là 12
Dộ đặc khít: 74%
Mạng lập phương tâm diện
Hốc bát diện
Cấu trúc lập phương tâm diện
Số quả cầu trong một ô cơ sở: 6.1/2 + 8.1/8 = 4
+ Số phối trí của mối nguyên tử kim loại là 12
Cấu trúc lập phương tâm khối

Sè qu¶ cÇu trong mét « c¬ së: 1+8.1/8 = 2
Sè phèi trÝ cña mçi nguyªn tö kim lo¹i b»ng 8
Đé ®Æc khÝt: 68%
Sự sắp xếp các nguyên tử kim loại

Lục phương chặt khít
(Be, Mg, Zn, Cd, Ti, Zr, Ru ...)
Lập phương tâm mặt
(Cu, Ag, Au, Al, Ni, Pd, Pt ...)
17
Hinh phối trí của các mạng tinh thể kim loại
Tetrahedral T+
Octahedral O
Tetrahedral T-
Hốc tứ diện và hốc bát diện
19
Hốc tứ diện và hốc bát diện
20
Xác định các hốc tứ diện và bát diện trong mạng lục phương chặt khít (lpck)
Số hốc tứ diện : 4
Số hốc bát diện : 2
21
Xác định các hốc tứ diện và bát diện trong mạng lập phương tâm mặt (lptm)
Số hốc tứ diện : 8 hốc
Số hốc bát diện : 1 + 12.1/4 = 4 hốc
22
Số quả cầu trong một ô cơ sở: 4.1/6 + 4.1/12 + 1 = 2
Tính độ đặc khít của mạng lục phương chặt khít
23
Tính độ đặc khít của mạng lập phương tâm mặt
Số quả cầu trong một ô cơ sở: 6.1/2 + 8.1/8 = 4
Another look at the FCC Unit Cell
25
Tính độ đặc khít của tinh thể lập phương tâm khối
Số quả cầu trong một ô cơ sở: 1+8.1/8 = 2
26
Bảng tổng quát các đặc điểm của các mạng tinh thể kim loại
27
Tính khối lượng riêng của kim loại
Khối lượng của 1 nguyên tử kim loại:
Thể tích một quả cầu :
Một quả cầu chiếm trong trong một không gian :
Với P là độ đặc khít của mạng tinh thể: 68 hoặc 74%
Khối lượng riêng của kim loại là:
D=M/V=
28
áp dụng tính tỷ khối của tinh thể Ni
Bán kính rNi = 1,24 � = 1,24 .10-8 cm
Dộ đặc khít của mạng lptm: 74%
29
* Quy tắc Engel và Brewer cho biết cấu trúc tinh thể kim loại hoặc hợp
kim phụ thuộc vào số e s và p độc thân trung bỡnh trên một nguyên
tử kim loại ở trạng thái kích thích: a
áp dụng:
Tinh thể natri
Na : 1s22s22p63s1
? a = 1 ? tinh thể mạng lptk
Số phối trí 8
Tỉ khối lý thuyết: 0,919
Tỉ khối thưc ngiệm: 0,97
Tinh thể magie
Mg : 1s22s22p63s2 ? 1s22s22p63s13p1
? a = 2 ? tinh thể mạng lpck
Số phối trí của Mg là 12
Tỉ khối lý thuyết: 1,742
Tỉ khối thực nghiệm: 1,74
Tinh thể nhôm
Al : 1s22s22p63s23p1 ? 1s22s22p63s13p2
? a = 3
tinh thể mạng lptm
Số phối trí: 12
+ Tỉ khối lý thuyết: 2,708
+ Tỉ khối thực nghiệm: 2,7
33
Xác định tỷ khối của Na, Mg, Al.
34
Bảng các tính chất của Na, Mg, Al
36
1.2.Liên kết kim loại
Thuyết khí electron
Thuyết vùng
Thuyết khí electron
38
Thuyết khí electron
Sự trượt lên nhau của lớp trong tinh thể kim loại
Sự dịch chuyển lớp ion trong tinh thể ion
Thuyết vùng
(thuyết MO áp dụng cho hệ nhiều nguyên tử)
* N AO cã møc năng l­îng gÇn nhau tæ hîp thµnh N MO cã møc năng l­îng kh¸c nhau. N cµng lín thi c¸c møc năng l­îng cµng gÇn nhau vµ t¹o thµnh vïng năng l­îng
42
Thuyết vùng
(thuyết MO áp dụng cho hệ nhiều nguyên tử)
Các AO hoá trị s, p, d của kim loại có nang lượng khác
nhau sẽ tạo ra nh?ng vùng nang lượng khác nhau. Các
vùng này có thể xen phủ hoặc cách nhau một vùng không
có MO gọi là vùng cấm.
* Các e chiếm các MO có nang lượng từ thấp đến cao, mỗi MO có tối đa hai e. Vùng gồm các MO đã bão hoà e gọi là vùng hoá trị. Vùng MO không bị chiếm hoàn toàn trong đó e có khả nang chuyển động tự do là vùng dẫn
* Các e trong vùng hoá trị không có khả nang dẫn điện.
* Các e trong vùng dẫn có thể dẫn điện khi có nang lượng đủ lớn thắng
được lực hút của các cation kim loại
Thuyết vùng
Tinh thể Liti
Vùng 2p
Vùng 2s
Tinh thể magiê
Vùng 2p
Vùng 2s
2p
2s
E
Mg3
Mg4
Mg
Mg2
Vùng xen phủ
46
Sự hinh thành các vùng nang lượng trong tinh thể kim loại Li và Mg
47
Tính dẫn điện của các chất
Xin chân thành cảm ơn!