Trạng thái tập hợp chất

KHOA KĨ THUẬT CÔNG NGHỆ
MÔN: HÓA HỌC ĐẠI CƯƠNG
LỚP: C10HO1A
TiỂU LuẬN:
TRẠNG THÁI TẬP HỢP CỦA CHẤT RẮN
GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN: THS ĐÀO THỊ DƯ
NHÓM 5
THÀNH VIÊN MSSV:
NGUYỄN HOÀNG HẢI C08H01A3267
HOÀNG THỊ VÂN C10H01A3068
NGUYỄN THỊ VÂN C10H01A3053
MAI THỊ TRÚC LiỄU C10H01A3033
BÙI THỊ THƯƠNG C10H01A3716
PHẠM THỊ TƯƠI C10H01A3118
NGUYỄN THỊ HỒNG LỆ C10H01A3125
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KINH TẾ KĨ THUẬT BÌNH DƯƠNG
N
Ộ
I
D
U
N
G
Định nghĩa chất rắn
Các đặc tính của chất rắn
1.Nhiệt độ nóng chảy
2. Nhiệt nóng chảy
Phân loại
1. Chất rắn tinh thể
2. Chất rắn vô định hình
Tùy theo các điều kiện bên ngoài như nhiệt độ vả áp suất, một cách có thể tồn tại ở các trạng thái khí, lỏng hoặc rắn. Những trạng thái tồn tại đó được gọi là trạng thái tập hợp chất. Trong các đơn chất, ở điều kiện thường có hiđro, nitơ, oxi, flo và các khí hiếm tồn tại ở trạng thái khí, brom và thủy ngân ở trạng thái lỏng, còn các đơn chất khác ở trạng thái rắn.
I.Định nghĩa

Trạng thái rắn là một trong ba trạng thái thường gặp của các chất, có đặc điểm bởi tính chất phản kháng lại sự thay đổi hình dạng. Các chất ở trạng thái rắn được gọi là chất rắn. Các vật được cấu tạo từ chất rắn (vật rắn) có hình dạng ổn định.
Quá trình chuyển một chất từ trạng thái lỏng sang trạng thái rắn gọi là sự hóa rắn
II.Các đặc tính của chất rắn:
- Các phân tử hay nguyên tử nằm sát nhau
- Chúng có vị trí trung bình tương đối cố định trong không gian so với nhau, tạo nên tính chất giữ nguyên hình dáng của vật rắn.
- Nếu có lực đủ lớn tác dụng các tính chất trên có thể bị phá hủy và vật rắn biến dạng. Các phân tử hay nguyên tử của vật rắn có dao động nhiệt quanh vị trí cân bằng. Khi nhiệt độ tăng cao, dao động mạnh có thể phá hủy tính chất trên và chất rắn có thể chuyển pha sang trạng thái lỏng.
- Chất rắn có hình dạng và thể tích xác định
1. Nhiệt độ nóng chảy
- Khi đun nóng một chất rắn tinh khiết ở dạng tinh thể đến một nhiệt độ xác định, chất rắn hóa lỏng. Nhiệt độ đó được gọi là nhiệt độ nóng chảy của chất rắn.
- Nhiệt độ nóng chảy cũng phụ thuộc vào áp suất nhưng với mức độ rất ít hơn so với nhiệt độ sôi vì sự chênh lệch về thể tích giữa chất rắn và chất lỏng là không lớn.
2. Nhiệt nóng chảy
- Khi đun nóng một chất rắn ở dạng tinh thể đến nhiệt độ nóng chảy của nó , nhiệt độ của chất không tăng lên trong suốt quá trình hóa lỏng. Lượng nhiệt được chất rắn hấp thụ trong quá trình hóa lỏng gọi là nhiệt nóng chảy.
- Nhiệt nóng chảy cũng được tính bằng kcal hay kJ/mol.
- Quá trình hóa rắn của chất lỏng phát ra một lượng nhiệt đúng bằng nhiệt độ nóng chảy.
Nhiệt nóng chảy của một số chất:
III. Phân loại
Chất rắn được tồn tại dưới hai dạng: chất rắn tinh thể và chất rắn vô định hình.
1. Chất rắn tinh thể
Tinh thể là một kết cấu rắn hình đa diện, giới hạn bởi những mặt phẳng. Bên trong tinh thể, các nguyên tử, phân tữ, ion được phân bố một cách tuần hoàn theo những quy luật nhất định tạo thành một mạng không gian điều đặn. Đơn vị cấu trúc nhỏ nhất của tinh thể được gọi là ô mạng cơ sở.
- Về phương diện tính chất, chất tinh thể có nhiệt độ nóng chảy, xác định.
Vd: Đưởng saccrozơ nóng chảy ở 186OC, nhôm nóng chảy ở 660OC
Chất tinh thể còn biểu lộ nhiều tính chất vật lý ( như độ bền cơ học, sự khúc xạ ánh sang, tính dẫn điện, dẫn nhiệt…) không giống nhau theo những hướng khác nhau của tinh thể, đó là đặc điểm bất đẳng hướng về tính chất của chất rắn tinh thể.
Chất dạng tinh thể biến đổi trạng thái một cách đột ngột từ rắn sang lỏng ( hay ngược lại ) ở nhiệt độ nhất định.



Vd:
Muối ăn, gồm chủ yếu là NaCl, là một ví dụ của chất rắn kết tinh. Chúng đều có dạng lập phương tâm khối hoặc hình hộp. Nếu đập vỡ một hạt muối tinh khiết thành những mảnh có độ vỡ khác nhau thì tất cả chúng đều có dạng khối lập phương hoặc khối hình hộp.
Tiếp tục đập vụn hạt muối thành những hạt nhỏ li ti và đưa vào kính hiển vi, có thể thấy những hạt muối này dù rất nhỏ vẫn có dạng khối lập phương hoặc khối hình hộp, những kết cấu rắn có dạng hình học xác định như thế gọi là các tinh thể.
Tinh thể của mỗi chất có hình dạng đặc trưng xác định. Tinh thể muối ăn có dạng lập phương hoặc khối hình hộp. Cùng một tinh thể tùy điều kiện hình thành mà chúng có kích thước lớn nhỏ khác nhau. Song góc giữa hai mặt tinh thể của muối ăn
a.Các hệ tinh thể
Tùy thuộc tương quan giữa các cạch và các góc người ta phân biệt 7 hệ tinh thể
+ Hệ lập phương là hệ có vài trục đối xứng bậc cao
Vd: muối ăn, kim cương, vàng…
+Hệ tam phương hay còn gọi là mặt thoi, là hệ có một trục đối xứng bậc ba
Vd: Asen, những khoáng vật canxit ( CaCO3 ), đolomit
( MgCO3, CaCO3 )
+ Hệ tứ phương là hệ có một trục đối xứng bậc bốn
Vd: Những khoáng vật caxiterit ( SnO2 ),
silit (CaWO4 ) và rutin (TiO2
+ hệ đơn tà là hệ có một trục đối xứng bậc hai và một hệ mặt phẳng đối xứng nhưng không có vài hệ trục hay vài mặt phẳng đối xứng
Vd: lưu huỳnh hình kim, thạch cao
( CaSO4.2H2O ), khoáng vật criolit ( Na3AlF6 ), đường saccarozơ
+ Hệ tam tà là hệ không có trục đối xứng, mặt đối xứng và có thể không có cả tâm đối xứng nữa
Vd: những muối CuSO4.5H2O, K2Cr2O7
+ Hệ lục phương là hệ có một trục đối xứng bậc sáu
Vd: kẽm, thạch anh ( SiO2 ), khoáng vật nefelin
( NaAlSiO4 ), những muối KNO3, AgI.
b. Mạng lưới tinh thể
- Nguồn góc của tính dị hướng và hình dạng khác nhau của tinh thể là cách sắp xếp khác nhau của hạt ( nguyên tử, ion hay phân tử ở trong tinh thể các hạt được sắp xếp sít nhau. Để đơn giản, trên các hình vẽ người ta thường dung các điểm để biểu diễn các hạt đó, giữa điểm này và điểm kia có những khoảng cách nói liền nhau bằng những đoạn thẳng. Những đoạn thẳng được gọi là mạng lưới và tập hợp của các điểm và đường đó được gọi là mạng lưới tinh thể,. Giao điểm của các đường mạng lưới gọi là mắt mạng lưới . Số hạt giống nhau bao quanh và cach đều một hạt khác được gọi là số phối trí. Trong các mạng lưới tinh thể, số phối trí thường là 2,3,4,6,8.12.
- các kiểu mạng tinh thể:
Dựa vào liên kết giữa các hạt trong mạng tinh thể người ta phân chia các mạng tinh thể ra làm 4 kiểu : mạng tinh thể ion, mạng tinh thể kim loại, mạng tinh thể cộng hóa trị và mạng tinh thể phân tử.
+ Mạng lưới tinh thể ion:
Mạng được tạo thành từ những ion trái dâu luân phiên nằm tại điểm mạng và liên kết với nhau bằng lực hút tỉnh điện (liên kết ion).
Vì liên kết ion là liên kết bền, nên các tinh thể mạng ion là những chất rắn có nhiệt độ nóng chảy cao.
Ví dụ: NaCl (801oC), CsCl (646oC).
Các mạng tinh thể ion ở trạng thái rắn không dẫn điện vì các ion bị giữ chặt tại chỗ. Khi nấu chảy tinh thể, các ion được chuyển tự do và trở thành dẫn điện.
Dộ bền cua mạng tinh thể ion được đánh giá bằng đại lượng năng lượng mạng tinh thể ion.
Năng lượng mạng tinh thể U là năng lượng càn cung cấp để phá vỡ 1 mol tinh thể thành các ion có lập thể khí ở 0K.
Năng lượng mạng U có dấu dương, nó ngược dấu với năng lượng hình thành mạng tinh thể.
Giá trị U càng lớn thì mạng tunh thể càng bền.
Để tính năng lương hình thành mạng tinh thể ion, lần đầu tiên Born đề nghị biểu thức:




N: số Avogadro (6,02 x 1023)
M: hằng số Madelung( giá trị phụ thuộc vào cấu trúc mạng ion)
e: điện tích electron (1,6622 x 10-19C),εo=8,8541x10-12C2J-1m-1
Z+: điện tích ion dương, Z- điện tích ion âm.
r0 : khoảng cách ngắn nhất giữa hai ion .
n: hệ số đẩy Born (giá trị phụ thuộc vào cấu tạo vỏ electron của ion ).
+ Mạng tinh thể kim loại:
Được đặc trưng bằng các ion dương tại các điểm mạng với một số rất lớn các electron tự do có trong mạng và liên kết giữa chúng là liên kết kim loại.
Ba kiểu mạng tinh thể của hầu hết kim loại là: lâp phương tâm diện, lục phương và lập phương tâm khối.
Tính dẩn điện (cả tính dẫn nhiệt) của kim loại được quyết định bởi khả năng chuyển động tự do của electron trong dãi dẫn. kim loại là chất có dải dẫn và dải hóa trị xen phủ nhau.
+ Mạng tinh thể cộng hóa trị:
Được tạo thành từ những nguyên tử liên kết với nhau bằng lực liên kết cộng hóa trị, do đó toàn bộ tinh thể có thể xem là một phân tử khổng lồ.
+ Mạng tinh thể phân tử:
Các tiểu phân cấu trúc là những phân tử
( riêng đối với khí quý là những nguyên tử ). Chúng hút nhau bằng lực liên kết yếu van der Waals, đôi khi có cả liên kết hiđro. Vì vậy những chất có cấu trúc mạng phân tử dễ nóng chảy, dễ bay hơi, tương đối mềm…
2. Chất rắn vô định hình
Là những chất rắn không có dạng tinh thể
( nghĩa là không có hình thù xác định ) gọi là chất rắn vô định hình.
Vd: thủy tinh, cao sau, nhựa
Trong chất vô định hình các cấu tử sắp xếp hỗn độn
Chất rắn vô định hình không có nhiệt độ nóng chảy nhất định. Khi bị đốt nóng chúng mềm dần đến trạng thái chảy, sau đó biến đổi hoàn toàn thành lỏng.
Vd: thủy tinh loại thường, ở 500OC bắt đầu mềm và chảy lỏng ở 1000OC.
Dạng vô định hình luôn luôn kém bền hơn dạng tinh thể.
Chúc
các
Bạn
thành
công