CHUYÊN ĐỀ CẤU TRÚC TINH THỂ TS TRƯƠNG THỊ CẨM MAI KHOA HÓA HỌC - ĐẠI HỌC QUY NHƠN

1. CHƯƠNG 2:CHƯƠNG 2:
CẤU TRÚC TINH THỂCẤU TRÚC TINH THỂ
CHƯƠNG 2:CHƯƠNG 2:
CẤU TRÚC TINH THỂCẤU TRÚC TINH THỂ

2. VậtVật liệuliệu kếtkết tinhtinh::
Các nguyên tử sắp
xếp tuần hoàn trong
không gian
VậtVật liệuliệu vôvô địnhđịnh hìnhhình::
Các nguyên tử sắp
xếp không tuần
hoàn trong không
giangian
2

3. Đ¹i c−¬ng vÒ tinh thÓ
1. Mạng lưới tinh thể (cấu trúc tinh thể) là mạng
lưới không gian ba chiều trong đó các nút
mạng là các đơn vị cấu trúc (nguyên tử, ion,
phân tử ...)phân tử ...)
2. 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.
3

4. 1. Pha rắn được hình thành khi lực hút giữa các
nguyên tử, phân tử hoặc ion đủ mạnh để thắng được
các lực phân ly (do nhiệt, do cơ học,…)
2. Trong chất rắn, các nguyên tử, phân tử hoặc ion có
khuynh hướng sắp xếp để đạt độ trật tự cao (đối
xứng).xứng).
3. Tùy thuộc bản chất của lực liên kết giữa các nguyên
tử, phân tử hoặc ion các chất rắn có thể chia thành
* tinh thể ion (NaCl, CaF2)
* tinh thể cộng hóa trị (kim cương)
* tinh thể kim loại (Fe, K)
* tinh thể phân tử (nước đá, He rắn… 4

5. Đơn tinh thể (single crystal): các
nguyên tử sắp xếp trật tự trong toàn bộ
không gian (trật tự xa).
Các vật rắn đơn tinh thể có tính dị
hướng, tức là các tính chất vật lí của
chúng (độ bền, độ nở dài, độ dẫn
nhiệt,...) thay đổi theo các hướng khác
nhau.
Đa tinh thể (polycrystal): gồm
các đơn tinh thể kích thước nhỏ
định hướng ngẫu nhiên.
Các vật rắn đa tinh thể có
tính đẳng hướng, tức là các tính
chất vật lí của chúng theo mọi
hướng đều giống nhau.
nhau.
5

6. MẠNG KHÔNG GIAN là sự phát triển khung tinh thể
trong không gian ba chiều, trong đó các nguyên tử (hoặc phân tử)
được nối với nhau bằng các đường thẳng. Giao điểm của các
đường thẳng được gọi là nút mạng. Mỗi nút mạng đều được bao
quanh giống nhau.
Ô CƠ SỞ: Là mạng tinh thể nhỏ nhất mà bằng cách tịnh
tiến nó theo hướng của ba trục tinh thể ta có thể thu được toàn
bộ tinh thể. Mỗi ô cơ sở được đặc trưng bởi:bộ tinh thể. Mỗi ô cơ sở được đặc trưng bởi:
- Hằng số mạng: a, b, c, αααα, ββββ, γγγγ.
- Số đơn vị cấu trúc: n
- Số phối trí.
- Độ đặc khít.
6

7. → Các nhóm cơ sở này lặp đi lặp lại trong không gian để tạo thành mạng tinh thể
Lập phương
đơn giản
Lập phương
tâm khối
Lập phương
tâm mặt
7

8. Heä laäp phöông sc bcc fcc
Heä töù phöông
8
Heä tröïc thoi

9. Heä maët thoi
Heä ñôn taø
Heä tam taø
Heä luïc phöông
9

10. 10

11. Coi các đơn vị cấu trúc (nguyên tử, phân tử, ion)
là các quả cầu cứng và đồng nhất. Trên một lớp có 2
cách sắp xếp các quả cầu này:
KIỂU XẾP CẦU
Cách 1: đặc khít
nhất gọi là đặc khít
sáu phương.
Cách 2: Xếp theo kiểu
lập phương tâm khối
sáu phương.
2
3a
a
a
=4r
11

12. • Các tiểu phân tạo nên tinh thể có xu hướng sắp
xếp đặc khít nhất (năng lượng cực tiểu).
• Những tiểu phân cùng bán kính có hai kiểu sắp
xếp đặc khít nhất trong không gian là:
Laäp phöông ñaëc khít – Fcc Luïc phöông ñaëc khít – HcpLaäp phöông ñaëc khít – Fcc
(face centered cubic)
Luïc phöông ñaëc khít – Hcp
(Hexagonal Close Packed)
Lôùp thöù tö seõ laëp laïi vò trí naèm
treân lôùp thöù nhaát. Chu kyø saép
xeáp laø ABCABC…
Chu kyø saép xeáp laø ba lôùp (lôùp
thöù ba naèm treân lôùp thöù nhaát)
ABAB…
thường gặp ôû caùc kim loại như
Be, Co, Mg, Zn, hoặc He ở
nhiệt độ thấp.
thường gặp ở caùc kim loại Ag,
Al, Au, Ca, Co, Cu, Ni, Pb, Pt.
12

13. Hốc bát diện
Hốc tứ diện
A
C
A
B
B
LËp ph−¬ng t©m mÆt
A
A
C
B
13
LËp ph−¬ng t©m mÆt
A
B
B
A
A
Lôc ph−¬ng chÆt khÝt
A
A
B
13

14. a
2a 6
3
a = 2.r
¤ c¬ së
b
a
Mạng lục 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
• Độ đặc khít: 74%
a
a
a
a
a 3
2
a 6
3
a = 2.r
¤ c¬ së
14

15. Hốc tứ diện và hốc bát diện
15
Hèc tø diÖn
Hèc b¸t diÖn

16. Xác định số hốc tứ diện và bát diện trong mạng lục
phương chặt khít (lpck)
T
16
Số hốc tứ diện: 4 Số hốc bát diện: 2
Lôc ph−¬ng chÆt khÝt
T
T O
16

17. Cấu trúc lập phương tâm diện
A
C
B
B
A
A
B
LËp ph−¬ng t©m mÆt
A
C
B
Số quả cầu trong một ô cơ sở: 6.1/2 + 8.1/8 = 4
+ Số phối trí: 12 17

18. Xác định các hốc tứ diện và bát diện trong
mạng lập phương tâm mặt (lptm)
O
18
Số hốc tứ diện: 8 hốc
Số hốc bát diện: 1 + 12.1/4 = 4 hốc
LËp ph−¬ng t©m mÆt
T
O

19. Cấu trúc lập phương tâm khối
a
2
3a
a
= 4r
• Số quả cầu trong một ô cơ sở: 1 + 8.1/8 = 2
• Số phối trí của mỗi nguyên tử kim loại bằng 8
• Độ đặc khít: 68% 19

20. SC BCC FCC
simple cubic body centered cubic face centered cubic
20

21. r r
a a
a2
a3
aa2
r4a2 =
a
a = 2r
a
L p phương
đơn gi n sc
L p phương
tâm kh i bcc
L p phương
tâm di n fcc
ra 43 =
21

22. PD =
Với cấu trúc BCC
a = 4r ⇒ a = (4r)/
⇒ a3 = (64r3)/3
maïngoâtíchtheå
maïngoâtrongtöûnguyeâncaùctíchtheå
3 3
Packing Density
a = (64r )/3
PD = =
= = = 0,68 = 68%68%68%68%
3
3
a
)/3r(8π
33/)(64r
)/3r(8
3
3
π
3
3
643
r324
r×
π
8
3π
22

23. a
2a 6
3
a = 2.r¤ c¬ së
b
a
Tính độ đặc khít của mạng lục phương chặt khít
23
a
a
a
a
a 3
2
a 6
3
Số quả cầu trong một ô cơ sở: 4.1/6 + 4.1/12 + 1 = 2
Tæng thÓ tÝch c¸c qu¶ cÇu
ThÓ tÝch cña mét « c¬ së
= 74 %

24. Tính độ đặc khít của mạng lập phương tâm mặt
a
a
24
S qu c u trong m t ô cơ s : 6.1/2 + 8.1/8 = 4
Tæng thÓ tÝch c¸c qu¶ cÇu
ThÓ tÝch cña mét « c¬ së
= 74 %
a
a 2 = 4.r
24

25. 25

26. B
C A
B
Hình phối trí của các kiểu mạng tinh thể
26
A A
LËp ph−¬ng t©m khèi LËp ph−¬ng t©m mÆt Lôc ph−¬ng chÆt khÝt

27. - Phương tinh thể được xác định qua gốc tọa độ O
- Nếu phương không qua gốc tọa độ O ta xác định phương
song song qua gốc tọa độ O
- Tên phương được gọi bằng cách chuyển tọa độ điểm về số
nguyên tương ứng nhỏ nhất. Ví dụ [101]
27

28. 28

29. • Đ ký hi u các m t
m ng trong tinh th
ngư i ta dùng ch s
Miller
• Trong tinh th , t t c• Trong tinh th , t t c
các m t song song v i
nhau đ u tương đương
hay đ ng nh t nên có
cùng ch s Miller như
nhau.
29

30. • ao, bo, co là đơn vị độ dài trên các trục x, y, z.
• Ví dụ: mặt ABC cắt các trục x, y, z tại các
điểm A, B, C có độ dài tương ứng là 1ao,
2/3bo, 2/3co. Có thể nói tọa độ các giao điểm
giữa mặt ABC với các trục x, y, z là 1, 2/3,
2/3.
• Lập các giá trị nghịch đảo của các tọa độ này,
ta có lần lượt là 2/2; 3/2 và 3/2ta có lần lượt là 2/2; 3/2 và 3/2
• Nhân các phân số đó với bội số chung nhỏ
nhất của các mẫu số rồi bỏ mẫu số, ta được
các số nguyên 2, 3, 3 tương ứng h, l , k
• Nếu mặt phẳng song song với trục (không có
giao điểm) thì chỉ số tương ứng bằng 0.
• Nếu giao điểm nằm ở phần âm của trục ta có
chỉ số âm.
Chỉ số Miller mặt ABC:
2 3 3
30

31. 31

32. 32

33. Hệ lập phương:
2
222
2
a
lkh
d
1 ++
=
Là khoảng cách lặp lại của hệ, mặt phẳng
Hệ tứ phương:
Hệ trực giao:
2
2
2
22
2
c
l
a
kh
d
1
+
+
=
2
2
2
2
2
2
2
l
b
k
a
h
d
1
c
++=
33

34. MẠNG TINH THỂ KIM LOẠI
Nguyên tử kim loại được coi như những quả
cầu cứng, có kích thước như nhau, được xếp chặt
khít vào nhau thành từng lớp.
- Trong tinh thể kim loại, các nguyên tử kim
loại chiếm giữ các nút mạng. Lực liên kết là lực
liên kết giữa các kim loại.
Slide 34
liên kết giữa các kim loại.
- Kim loại kết tinh chủ yếu theo ba kiểu
mạng tinh thể:
• Mạng lập phương tâm diện (lptd)
• Mạng lục phương chặt khít (lpck)
• Mạng lập phương tâm khối (lptk)

35. CÊu tróc
H»ngsè
m¹ng
Sè ®v
cÊutróc(n)
Sè
phèitrÝ
Sè
hècT
Sè
hçcO
§é®Æc
khÝt (%)
Kimlo¹i
LËpphư¬ng t©m
khèi(lptk)
α=β=γ=90o
a=b=c
2 8 - - 68
Kimlo¹i
kiÒm,Ba,
Feα,V,Cr...
B ng t ng quát các đ c đi m c a
các m ng tinh th kim lo i
khèi(lptk) a=b=c
Feα,V,Cr...
LËpphư¬ng t©m
diÖn(lptd)
α=β=γ=90o
a=b=c
4 12 8 4 74
Au,Ag,Cu,
Ni,Pb,Pd,
Pt,...
Lôcphư¬ngchÆt
khÝt (lpck)
α=β=90o
γ=120o
a=b≠c
2 12 4 2 74
Be,Mg,Zn,
Tl,Ti,...
35

36. Tính kh i lư ng riêng c a kim lo i
Kh i lư ng c a 1 nguyên t kim lo i =
Thể tích một quả cầu =
4ππππr3
3
M
NA
Một quả cầu chiếm trong trong một không gian:
4ππππr3
36
Một quả cầu chiếm trong trong một không gian:
4ππππr
3P
V i P là đ đ c khít c a m ng tinh th : 68 ho c 74%
Kh i lư ng riêng c a kim lo i là:
3.M.P
4ππππr3.NA
D = M/V =

37. Tính khối lượng riêng của tinh thể Ni
Đé ®Æc khÝt cña m¹ng lptm: 74%
A
A
C
B
37
B¸n kÝnh rNi = 1,24 Å = 1,24 .10-8 cm
Đé ®Æc khÝt cña m¹ng lptm: 74%
Khèi lượng riêng của Ni:
3 . 0,74 . 58,7
4 . 3,14 . (1,24.10-8)3 . 6,02.1023
= 9,04 (g/cm3)
a =
2
4r
= 3,507 (Å)

38. 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 bình trên
một nguyên tử kim loại ở trạng thái kích thích: a
a < 1,5 : lËp ph−¬ng t©m khèi.
1,7 < a < 2,1 : lôc ph−¬ng chÆt khÝt
2,5 < a < 3,2 : lËp ph−¬ng t©m mÆt.
Quy t c Engel và Brewer
38
2,5 < a < 3,2 : lËp ph−¬ng t©m mÆt.
a ~ 4 : m¹ng tinh thÓ kim c−¬ng
Na : 1s22s22p63s1 →→→→ a = 1 →→→→ tinh thÓ m¹ng lptk
Mg : 1s22s22p63s2 →→→→ 1s22s22p63s13p1 →→→→ a = 2 →→→→ tinh thÓ m¹ng lpck
Al : 1s22s22p63s23p1 →→→→ 1s22s22p63s13p2 →→→→ a = 3 →→→→ tinh thÓ m¹ng lptm

39. Xác đ nh t kh i c a Na, Mg, Al
D =
3.M.P
4πr3.NA
Kim lo¹i Na Mg Al
Nguyªn tö khèi 22,99 24,31 26,98
39
Nguyªn tö khèi 22,99 24,31 26,98
B¸n kÝnh nguyªn tö (A) 1,89 1,6 1,43
M¹ng tinh thÓ lptk lpck lptm
§é ®Æc khÝt 0,68 0,74 0,74
Tû khèi lý thuyÕt (g/ml) 0,919 1,742 2,708
Tû khèi thùc nghiÖm(g/ml) 0,97 1,74 2,7

40. Kim lo¹i Na Mg Al
Sè thø tù 11 12 13
Nguyªn tö khèi 22,99 24,34 26,98
CÊu h×nh electron
KiÓu m¹ng tinh thÓ Lptk Lpck Lptm
B¸n kÝnh nguyªn tö 1,89 1,6 1,43
1s22s22p63s1 1s22s22p63s2 1s22s22p63s23p1
B ng các tính ch t c a Na, Mg, Al
B¸n kÝnh nguyªn tö 1,89 1,6 1,43
B¸n kÝnh ion 0,98 0,74 0,57
§é ©m ®iÖn 0,9 1,2 1,5
Tû khèi 0,97 1,74 2,7
NhiÖt ®é nãng ch¶y 98 651 660
NhiÖt ®é s«i 883 1107 2520
§é dÉn ®iÖn 20,8 21,4 36,1
§é cøng 0,4 2,5 2,75
(oC)
oC oC oC
(g/cm3)
(Å)
40

41. Structures of Metallic Elements
H
Li
Na
K
Be
Mg
Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn
B
Al
Ga
C
Si
Ge
N
P
As
O
S
Se
F
Cl
Br
Ne
Ar
Kr
He
RuRb
Cs
Fr
Sr
Ba
Ra
Y
La
Ac
Zr
Hf
Nb
Ta
Mo
W
Tc
Re Os Ir
Rh Pd
Pt
Ag
Au
Cd
Hg
In
Tl
Sn
Pb
Sb
Bi
Te
Po
I
At
Xe
Rn
Primitive Cubic
Body Centered Cubic
Cubic close packing
(Face centered cubic)
Hexagonal close packing
41

42. ThuyÕt khÝ electron
Tinh thể kim loại gồm:
- Các cation kim loại nằm ở các nút mạng.
- Các electron hoá trị chuyển động tự do trong toàn tinh
thể.
- Lực liên kết kim loại càng mạnh khi số electron hoá trị
chuyển thành electron tự do càng lớn. 42

43. Thuyết khí electron giải thích các tính chất vật lý
của kim loại. Do các electron liên kết kim loại chuyển
động tự do nên
- Khi các lớp trượt lên nhau thi không xuất hiện lực
đẩy bổ sung. Tinh thể kim loại chỉ biến dạng mà không bị
phá vỡ → kim loại có tính dẻo.
- Các electron này có thể chuyển động thành dòng
THUY T KHÍ ELECTRON
- Các electron này có thể chuyển động thành dòng
khi đặt một hiệu điện thế vào hai đầu kim loại → kim lọa
có khả năng dẫn điện.
- Các electron này có khả năng truyền dao động
nhiệt từ nơi này đến nơi khác trong mạng tinh thể → kim
loại có khả năng dẫn nhiệt.
- Các electron này phản xạ tốt ánh sáng chiếu đến
→ kim loại có ánh kim. 43

44. S trư t lên nhau c a l p
trong tinh th kim lo i
..............................
....................
....
.........
...............
+
...............
....
..............
..............................
....................
....
.........
...............
+
...............
....
............................................
....................
....
.........
...............
+
...............
....
..............
..............................
....................
....
.........
...............
+
...............
....
..............
..............................
....................
....
.........
...............
+
...............
....
..............
........................................
..............................
.... ............................................
.... ..............
..............................
.... ..............
..............................
.... ..............
..............................
....................
....
.........
...............
+
...............
....
..............
..............................
....................
....
.........
...............
+
...............
....
............................................
....................
....
.........
...............
+
...............
....
..............
..............................
....................
....
.........
...............
+
...............
....
..............
..............................
....................
....
.........
...............
+
...............
....
..............
..............................
....................
....
.........
...............
+
...............
....
..............
..............................
....................
....
.........
...............
+
...............
....
............................................
....................
....
.........
...............
+
...............
....
..............
..............................
....................
....
.........
...............
+
...............
....
..............
..............................
....................
....
.........
...............
+
...............
....
..............
....................
....
.........
...............
+
...............
....
.............. ....................
....
.........
...............
+
...............
....
..................................
....
.........
...............
+
...............
....
..................................
....
.........
...............
+
...............
....
..................................
....
.........
...............
+
...............
....
..............
44

45. S d ch chuy n l p ion trong
tinh th ion
+
++
+ +
+
++
+ +
++
45

46. B N CH T C A DÒNG ĐI N TRONG KIM LO I
Thuy t electron v tính d n đi n c a kim lo i
- Trong kim lo i,
các nguyên t b
m t electron hóa
tr tr thành các
ion dương. Cácion dương. Các
ion dương liên
k t v i nhau m t
cách có tr t t
t o thành m ng
tinh th kim lo i.
46

47. - Các electron
hóa tr tách
kh i nguyên t ,
tr thành các
electron t do.
Chúng chuy n
đ ng h n lo nđ ng h n lo n
t o thành khí
electron t do
và không sinh
ra dòng đi n
nào.
47

48. Chuy n đ ng c a e khi
chưa có đi n trư ng
ngoài
Chuy n đ ng
E
- Điện trường do nguồn điện ngoài sinh ra đẩy khí
electron trôi ngược chiều điện trường tạo ra dòng điện.
Chuy n đ ng
c a e khi có đi n
trư ng ngoài
48

49. NGUYÊN NHÂN GÂY RA Đi N TR C A KIM LO I
+
- -
-
-
-
+
+ ++
+
+
E
S va ch m gi a các electron và ion dương khi có đi n trư ng
- Sự mất trật tự của mạng tinh thể cản trở chuyển động của
electron tự do, là nguyên nhân gây ra điện trở của kim loại.
- Dòng điện trong kim loại là dòng chuyển dời có hướng của
các electron tự do dưới tác dụng của điện trường.
- Hạt tải điện trong kim loại là electron tự do. Kim loại dẫn
điện tốt là vì mật độ electron tự do trong kim loại rất cao.
S va ch m gi a các electron và ion dương khi có đi n trư ng
49

50. S PH THU C C A ĐI N TR SU T C A KIM
LO I THEO NHI T Đ
- Thí nghiệm đã chứng tỏ điện trở suất ρρρρ của kim
loại tăng theo nhiệt độ gần đúng theo hàm bậc nhất:
[ ])(1 00 tt −+= αρρ
Trong đó: ρρρρ là điện trở suất ở t oC ; ρρρρ là điệnTrong đó: ρρρρ0 là điện trở suất ở t0
oC ; ρρρρ là điện
trở suất ở toC, đơn vị là ΩΩΩΩ.m ; α là hệ số nhiệt điện trở,
đơn vị là K-1.
- Hệ số nhiệt điện trở của mỗi kim loại không
những phụ thuộc vào nhiệt độ, mà còn cả độ sạch và
chế độ gia công của vật liệu đó.
50

51. ĐI N TR C A KIM LO I NHI T Đ TH P
VÀ HI N TƯ NG SIÊU D N
1. Đi n tr c a kim lo i nhi t đ th p
Khi nhiệt độ giảm →→→→ mạng tinh
thể bớt mất trật tự →→→→ cản trở của
nó đến chuyển động các electron
ít →→→→ điện trở suất của kim loạiít →→→→ điện trở suất của kim loại
giảm.
Khi nhiệt độ giảm, điện
trở suất của kim loại giảm
liên tục. Nhiệt độ gần 0 K
điện trở của các kim loại
sạch đều rất bé.
51

52. 8K
Temp
- Hiện tượng siêu dẫn là hiện tượng một số kim loại (hợp kim) có
điện trở suất đột ngột giảm xuống bằng 0 khi nhiệt độ thấp hơn
một nhiệt độ tới hạn (T < Tc)
ρ( .m)
HI N TƯ NG SIÊU D N
2. Hi n tư ng siêu d n
0K
2K
4K
6K
T( K )420 6
52

53. THUY T VÙNG
(thuy t MO áp d ng cho h nhi u nguyên t )lượng
Các
53
Nănglượ
Số nguyên tử kim loại
Các
MO
n

54. Các AO hoá trị s, p, d của kim loại có năng lượng
khác nhau sẽ tạo ra những vùng năng 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 năng lượng từ thấp đến
cao, mỗi MO có tối đa hai e.
- Vùng gồm các MO đã bão hoà e gọi là vùng
54
- Vùng gồm các MO đã bão hoà e gọi là vùng
hoá trị. Các e trong vùng hoá trị không có khả năng
dẫn điện.
- Vùng MO không bị chiếm hoàn toàn trong đó
e có khả năng chuyển động tự do là vùng dẫn. Các e
trong vùng dẫn có thể dẫn điện khi có năng lượng đủ
lớn thắng được lực hút của các cation kim loại.

55. N AO N MO
(c¸c vïng # nhau vÒ E)
vïng ho¸ trÞ
c¸c MO ®· b·o hoµ e
vïng dÉn
MO kh«ng bÞ chiÕm
hoµn toµn
vïng cÊm
vïng kh«ng cã MO
55

56. Tinh th Li
Vïng 2p
E
2p
Vïng 2s
Li3 Li4
2s
Li Li2
56

57. Tinh th magiê
Vùng 3p
3p
E
Vùng 3s
3s
Mg3 Mg4Mg Mg2
Vùng xen
phủ
57

58. 2s
Vïng
3s
3p
Vïng
Vïng
Vïng xen phñ
dÉn
dÉn
ho¸ trÞ
Sự hình thành các vùng năng lượng trong tinh thể
kim loại Li và Mg
58
1s
Li Li2 Li3 Li8 LiN
E
Vïng
Vïng
1s
2s
2p
Vïng cÊm
Mg MgN
E
ho¸
trÞ
cÊm
ho¸ trÞ

59. Vïng dÉn
Vïng ho¸ trÞ
Vïng cÊm réng
ChÊt c¸ch ®iÖn cã vïng
cÊm réng ( E > 3 eV)
E
Vïng ho¸ trÞ
E
Vïng dÉn.
nhiÒu electron cã mÆt
(kh«ng cã vïng cÊm)
Kim lo¹i cã vïng dÉn v
vïng ho¸ trÞ xen phñ nhau
Tính dẫn điện của các chất
59
Vïng ho¸ trÞ
Vïng dÉn ®iÒn
®Çy mét nöa
Vïng cÊm
Kim lo¹i cã vïng dÉn
®iÒn ®Çy mét nöa
E
Vïng dÉn
Vïng ho¸ trÞ
Vïng cÊm hÑp
ChÊt b¸n dÉn cã vïng
cÊm hÑp ( E < 3 eV)
E

60. Tinh thể hợp chất ion được tạo thành bởi những
cation và anion hình cầu có bán kính xác định. Lực liên
kết giữa các ion là lực hút tĩnh điện không định hướng.
Hợp chất ion được hình thành từ những nguyên
tử có hiệu độ âm điện lớn. Những e hoá trị của những
nguyên tử có độ âm điện nhỏ được coi như chuyển hoàn
TINH TH ION
toàn sang các obitan của nguyên tử có độ âm điện lớn tạo
ra các ion trái dấu hút nhau.
Các anion thường có bán kính lớn hơn cation nên
trong tinh thể người ta coi anion như những quả cầu xếp
khít nhau theo kiểu lptm, lpck, hoặc lập phương đơn
giản. Các cation có kích thước nhỏ hơn nằm ở các hốc tứ
diện hoặc bát diện.
60

61. Tinh th h p ch t ion d ng MX
Điều kiện bền của cấu trúc:
0.00 <
X
r
M
r
< 0.15 (n = 2, sè phèi trÝ cña M l 2) kiÓu phèi trÝ Đường
thẳng
0.15 <
X
r
M
r
< 0.22 (n=3, sè phèi trÝ cña M l 3) kiểu phối trí tam giác
0.22 <
X
r
M
r
< 0.41 (n =4, sè phèi trÝ của M l 4) kiÓu phèi trÝ tø diÖn :
m¹ng sphalerit v vuarit cña ZnS.
61
m¹ng sphalerit v vuarit cña ZnS.
0.41 <
X
r
M
r
< 0.73 (n=6, sè phèi trÝ của M l 6) kiÓu phèi trÝ b¸t diÖn:
m¹ng NaCl, NiAs.
0.73 <
X
r
M
r
< 1 (n=8, sè phèi trÝ cña M l 8)kiÓu phèi trÝ lËp ph−¬ng:
m¹ng CsCl.
X
r
M
r
>1 (n=12, sè phèi trÝ cña M l 12) Chặt khít nhất:
KAl3Si3O10(OH)2 – mica

62. Tinh th NaCl
62
* Các ion Cl - xếp theo kiểu lập phương tâm mặt, các cation Na+
nhỏ hơn chiếm hết số hốc bát diện. Tinh thể NaCl gồm hai mạng
lập phương tâm mặt lồng vào nhau. Số phối trí của Na+ và Cl-
đều bằng 6
Số ion Cl- trong một ô cơ sở: 8.1/8 + 6.1/2 = 4
* Số ion Na+ trong một ô cơ sở: 12.1/4 + 1.1 = 4
* Số phân tử NaCl trong một ô cơ sở là 4

63. 63

64. 64

65. Kiểu cấu trúc thuộc CsCl: CsCl, CsBr, CsI, NH4Cl, NH4Br,
NH4I, TlCl, TlBr, TlI, TlSb
Trong kiểu tinh thể CsCl, các ion nằm liền kề nhau theo
đường chéo chính của khối lập phương. Tương quan giữa thông số
mạng a và bán kính ion được cho bởi biểu thức: a√3 = 2[r- + r+]
65

66. 66

67. rc
ra
KJ.mol-1KJ.mol-1 KJ.mol-1
Hîp chÊt ion CsBr KBr MgO
r + r 1,65 + 1,96 = 3,61 1,33 + 1,96 = 3,29 0,74 + 1,36 = 2,1
Tû lÖ b¸n kÝnh 0,842 > 0,732 0,41<0,679<0,732 0,41<0,544<0,732
M¹ng tinh thÓ
M¹ng CsCl
phèi trÝ lËp ph−¬ng
M¹ng NaCl
phèi trÝ b¸t diÖn
M¹ng NaCl
phèi trÝ b¸t diÖn
N¨ng l−îng m¹ng l−íi 610,8 656,9 3925
c a (Å)
BẢNG SO SÁNH
C«ng thøc Capustinski:
Năng l−îng m¹ng l−íi : Uo =
KJ.mol-1KJ.mol-1 KJ.mol-1
(oC) (oC) (oC)
(oC) (oC) (oC)
N¨ng l−îng m¹ng l−íi 610,8 656,9 . 3925
NhiÖt ®é nãng ch¶y 627 728 2800
NhiÖt ®é s«i 1300 1376 3100
(n l tæng sè ion trong c«ng thøc ph©n tö muèi)
Zc.Za.n
rc + ra
- 256,1 Kcal.mol-1
67

68. Tinh thể wurtzite
Các ion S2- sắp xếp theo kiểu lục phương, các ion Zn2+
chiếm một nửa số hốc tứ diện. Mạng wurtzite bao gồm
hai mạng lục phương chặt khít lồng vào nhau. Cùng kiểu
mạng wurtzite có các chất AlN, ZnO, BeO, GaN, InN,
SiC, HgS, CdS. 68

69. 69

70. M ng sphalerit ZnS
S2- s p
x p theo ki u
l p phương tâm
m t, các ion
Zn2+ chi m m t
n a s h c tn a s h c t
di n.
S ph i
trí c a S và Zn
đ u b ng 4.
70

71. Các anion tạo thành ô mạng fcc. Bán kính Zn2+ = 0,6Å,
bán kính S2- = 1,84Å; tỉ lệ bán kính = 0,33 nên Zn có phối trí tứ
M ng sphalerit ZnS
bán kính S2- = 1,84Å; tỉ lệ bán kính = 0,33 nên Zn có phối trí tứ
diện.
Có 2 lỗ trống tứ diện ứng với 1 anion, nên trong công
thức của ZnS chỉ có 50% vị trí tứ diện bị chiếm chỗ.
Số phối trí của Zn = 4; số phối trí của S = 4.
Lưu ý là các lỗ trống tứ diện bị chiếm nằm đối diện
nhau theo đường chéo để làm giảm tối đa lực đẩy cation-
cation. a√3 = 4[r- + r+] 71

72. 72

73. - Bán kính ion của Ca2+ là 1,12Å; của ion F- là 1,31Å; tỉ lệ
bán kính là 0,85.
- Số phối trí của Ca2+ là 8, còn số phối trí của F- là 4.
- Các ion Ca2+ chiếm phân nửa số lỗ trống bát diện.
- Các ion F- chiếm tất cả các lỗ trống tứ diện.
73

74. 74

75. - A có bán kính thường lớn hơn B.
- Trong mỗi ô mạng cơ sở của cấu trúc perovskit ABO3 có 1 phân tử
ABO3.
- Các ion O2- và Ca2+ sắp xếp đặc khít kiểu lập phương, Ti chiếm lỗ
trống bát diện gây nên bởi riêng các ion O2- và có số phối trí là 6,
Ca2+ có số phối trí 12 đối với O2-.
C u trúc ABO3SrTiO3 CaTiO3
75

76. 76

77. Đối với các oxit phức tạp, trong đó có các perovskites, kích thước và
khuynh hướng phối trí của các ion phải có sự đồng bộ để đáp ứng đồng
thời yêu cầu của cấu trúc tinh thể đó.
Tuy nhiên, trong thực tế, khó lòng các điều kiện về kích thước, số phối
trí đáp ứng hoàn toàn cùng một lúc yêu cầu của cấu trúc. Chẳng hạn,
trong cấu trúc perovskit, nếu đáp ứng được yêu cầu cấu trúc thì ta phải
có:có:
a = 2 (rB + rO)
a = (1/ )2 (rA + rO) = (rA + rO)
77
Trong đó a là thông số mạng và rA, rB, rO là
bán kính ion của A, B, O. Khi đó, khoảng cách
lý tưởng cho các cation A, B phải đáp ứng biểu
thức:
a = 2 (rB + rO) = (rA + rO)

78. - Tuy nhiên, bán kính ion trong những hợp chất khác nhau
không phải là cố định mà phụ thuộc vào sự phối trí trong hợp chất
đó. Vì vậy cần đưa vào biểu thức trên một hệ số hiệu chỉnh gọi là
dung sai ττττ của cấu trúc perovskit 2 ττττ(rB + rO) = (rA + rO)
- Điểm cần lưu ý: Theo bán kính Goldshmidt:
ττττ < 0,9 biến dạng trực thoi (orthorombic)
ττττ = 0,9 – 0,95 biến dạng vuông phẳng(quadratic)
ττττ = 0,95 – 1,00 cấu trúc lập phương (cubic)ττττ = 0,95 – 1,00 cấu trúc lập phương (cubic)
ττττ > 1,00 biến dạng lục phương (hexagonal)
Theo bán kính Shannon – Prewitt:
0,9 < ττττ < 1,0 : cấu trúc lập phương (cubic)
ττττ < 0,9 và ττττ > 1 : cấu trúc biến dạng
78

79. Tinh thể Ferit: oxit sắt từ
a) c u trúc c a oxit s t t Fe3O4
b) ô m ng con c a Fe3O4
79

80. M NG RUTIN
Oxi
Ti
Rutin TiO2
Các ion O2- s p x p theo ki u l c
phương, các ion Ti4+ chi m m t n a s
h c bát di n.
S ph i trí c a Ti là 6, c a O là 3.
Trong m t t bào cơ s có 4 ion
O2- và 2 ion Ti4+, 2 phân t Ti.
80

81. Spinel (spinelle) là khoáng có công thức MgAl2O4 (magnesium
alluminat). Công thức hóa học chung của các hợp chất có cấu trúc spinel
là AB2O4, trong đó A và B là các cation khác nhau với hóa trị khác nhau
và bán kính tương đối gần nhau (thường trong khoảng 60 – 80pm).
Trong mỗi ô mạng cơ sở của cấu trúc spinel có 8 phân tử AB2O4.
Có hai kiểu cấu trúc spinel: spinel thường (direct hoặc normal spinel) và
spinel nghịch (inverse spinel).
Trong cấu trúc spinel thường 8 cation A chiếm 8 hốc tứ diện vàTrong cấu trúc spinel thường 8 cation A chiếm 8 hốc tứ diện và
các cation B chiếm 16 hốc bát diện tạo nên công thức A8B16O32 tương
đương với A[B2]O4. Trong cấu trúc spinel nghịch 8 trong số 16 cation B
chiếm 8 hốc bát diện tạo nên công thức B[BA]O4.
Điện tích A Điện tích B Ví Dụ
+2 +3 FeCr2O4, Fe3O4
+4 +2 TiFe2O4
+6 +1 Na2WO4
81

82. - Công thức A8B16O32 tương đương với A[B2]O4 (theo qui ước, các
ion được viết trong móc vuông chiếm các lỗ trống bát diện).
- Các cation B chiếm phân nửa số lỗ trống bát diện
- Mỗi ion A2+ được bao quanh bởi 4 ion O2- và mỗi ion B3+ được bao
quanh bởi 6 ion O2-.
- Cation A chiếm 8 hốc tứ diện
- Cation B chiếm 16 hốc bát diện
82

83. O: đ
L tr ng bát di n: xanh
dương
Fe(III): xanh lá câyFe(III): xanh lá cây
• Co3O4: có cấu trúc spinel, trong đó ion O2- sắp xếp lập phương
đặc khít, ion Co3+chiếm lỗ trống bát diện, ion Co2+ chiếm lỗ trống
tứ diện.
• Fe3O4: có cấu trúc spinel ngược, trong đó ion O2- cũng sắp xếp lập
phương đặc khít, nhưng ion Fe2+ lại chiếm lỗ trống bát diện, còn
một nửa số ion Fe3+ chiếm lỗ trống tứ diện và một nửa chiếm lỗ
trống bát diện. 83

84. Tính m t đ m t ph ng (s nguyên t /cm2) c a các nguyên t
Cu trên h m t {110} c a m t đơn tinh th Cu (ngo i tr giá tr bán
kính nguyên t , có th s d ng các giá tr khác trong b ng tu n hoàn
các nguyên t hóa h c).
Cu: khối lượng nguyên tử
63,546; khối lượng riêng 8,96
g/cm3, cấu trúc fcc
84

85. Kim loaïi coù caáu truùc BCC,
vaäy n = 2 nguyeân töû / oâ maïng,
a = 3,31 Å = 3,31 x 10-10 m ρ = 16,6 gam/cm3
Một kim loại có cấu trúc BCC với hằng số mạng a
= 3,31 và khối lượng riêng 16,6 g/cm3. Xác định khối
lượng nguyên tử của nguyên tố này.
3A6
ax
n
N
10 =−
x
A
ρ
A =
A = 181,3 gam/mol
ax
n
10 =x
ρ
3
336-
3-1023
gam/cm16,6x
)/cmmmaïng)(10/oâtöûnguyeân(2
m)10x,31töû/mol)(3nguyeân10x(6,023
85

86. 100oC, đ ng có h ng s m ng là 3,655.
Tính kh i lư ng riêng c a đ ng nhi t đ này.
CuCuCuCu coùcoùcoùcoù caáucaáucaáucaáu truùctruùctruùctruùc FCC,FCC,FCC,FCC, vaäyvaäyvaäyvaäy nnnn ==== 4444 nguyeânnguyeânnguyeânnguyeân töû/oâtöû/oâtöû/oâtöû/oâ maïngmaïngmaïngmaïng
aaaa ==== 3333,,,,655655655655 Å ==== 3333,,,,655655655655 xxxx 10101010----10101010 mmmm
A = 63,55 gam/molA = 63,55 gam/molA = 63,55 gam/molA = 63,55 gam/mol ⇒⇒⇒⇒ = x a= x a= x a= x a33336
10x
A −
ρ n
NA
ρρρρ ====
ρρρρ = 8,64 gam/cm= 8,64 gam/cm= 8,64 gam/cm= 8,64 gam/cm3333
)m10x,655töû/mol)(3nguyeân10x(6,023
maïng)töû/oânguyeângam/mol)(4(63,55
310-23
86

87. Bảng các mạng tinh thể tiêu biểu
Lpck Lptm Hèc T Hèc O Cña M Cña X
NiAs NaCl 0 100 6 6
75 0 4 6
C«ng
thøc
(florit)
Sè phèi trÝC¸ch s¾p xÕp cña X
4 8
% sè hèc chiÕm bëi M
100 0
Zn3
P2
F2Ca
Na2
OM2
X
M3
X2
O3
Mn2
NiAs NaCl 0 100 6 6
- 8 8
0 66.66 6 4
33.33 0 4
50 6 30
ZnS
(Spharit)
ZnS
(vuarit)
MX 50
CsCl lptk
0 4 4
MX2
M2
X3
Al2
O3
α −
Ga2
S3
β − Ga2
S3
γ −
CdI2
TiO2
Rutin
CdI2
TiO2
Anatase 87

88. TÝnh chÊt c¸c hîp chÊt ion
• Lực tương tác tĩnh điện giữa các ion tương đối lớn nên
các hợp chất ion có độ rắn, nhiệt độ nóng chảy; nhiệt độ
sôi cao còn độ giãn nở cũng như độ chịu nén nhỏ.
• Các hợp chất ion không có tính dẻo, do khi các lớp ion
trượt lên nhau phát sinh các lực đẩy bổ sung, làm cho tinh
thể bị phá vỡ.
88
• Vì lực liên kết mạnh, các ion đều tích điện nên các hợp
chất ion chỉ tan trong dung môi phân cực.
• Vì trong ion, các e chuyển động trên các obitan định chỗ
trên các ion nên ở trạng thái tinh thể các hợp chất ion
không dẫn điện. Nhưng ở trạng thái nóng chảy và dung
dịch thì chúng dẫn được điện.

89. TINH TH NGUYÊN T
* Trong tinh thể nguyên tử, các đơn vị cấu trúc chiếm
các điểm nút mạng là các nguyên tử, liên kết với nhau
bằng liên kết cộng hoá trị nên còn gọi là tinh thể cộng
hoá trị.
* Do liên kết cộng hoá trị có tính định hướng nên cấu
trúc tinh thể và số phối trí được quyết định bởi đặc
89
trúc tinh thể và số phối trí được quyết định bởi đặc
điểm liên kết cộng hoá trị, không phụ thuộc vào điều
kiện sắp xếp không gian của nguyên tử.
* Vì liên kết cộng hoá trị là liên kết mạnh nên các tinh
thể nguyên tử có độ cứng đặc biệt lớn, nhiệt độ nóng
chảy và nhiệt độ sôi cao, không tan trong các dung môi.
Chúng là chất cách điện hay bán dẫn.

90. Mô hình
C U TRÚC TINH TH KIM CƯƠNG
90
Đơn vị cấu trúc
tinh thể kim cương
Mô hình
tinh thể kim cương
Ô CỞ SỞ CỦA MẠNG
KIM CƯƠNG

91. Liên k t trong kim cương
Các nguyên tử C ở trạng thái lai hoá sp3 tạo ra 4 AO lai hoá
hướng về 4 đỉnh hình tứ diện đều. Các nguyên tử C sử dụng các
AO lai hoá này tổ hợp với nhau tạo ra các MO -σσσσ.
Có N nguyên tử →→→→ tạo ra 4N MO trong đó có 2N MO liên kết
tạo thành vùng hoá trị và 2N MO phản liên kết tạo thành vùng
dẫn. Vùng hoá trị đã được điền đầy, vùng dẫn hoàn toàn còn
trống, hai vùng cách nhau một vùng cấm có ∆E = 6 eV.
Vùng cấm rộng do e trong liên kết cộng hoá trị có tính định vị
91
Vùng cấm rộng do e trong liên kết cộng hoá trị có tính định vị
cao nên kim cương là chất cách điện.
3N
AO - p
AO - s
N
2N MO plk
cßn trèng
2N MO lk
b o ho
Vïng cÊm E = 6 eV

92. * Do cấu trúc không gian ba chiều đều đặn và
liên kết cộng hoá trị bền nên Kim cương có khối
lượng riêng lớn (3,51), độ cứng lớn nhất, hệ số
khúc xạ lớn, nhiệt độ sôi, nhiệt độ nóng chảy cao,
giòn, không tan trong các dung môi, không dẫn
điện.
Tính ch t c a kim cương
92
điện.
* Cùng kiểu mạng tinh thể với kim cương có tinh
thể của các nguyên tố Si, Ge và Sn(αααα) và một số
hợp chất cộng hoá trị như: SiC, GaAs, BN, ZnS
CdTe. Tuy nhiên liên kết cộng hoá trị trong các
tinh thể này là liên kết cộng hoá trị phân cực.

93. • Borazon cøng, c¸ch ®iÖn
nh− kim c−¬ng.
• Tuy nhiªn borazon cã
tÝnh bÒn vÒ mÆt c¬ v
nhiÖt h¬n kim c−¬ng (khi
nung nãng trong ch©n
TINH TH BONITRUA M NG KIM CƯƠNG
(BORAZON)
93
nung nãng trong ch©n
kh«ng ®Õn 2700 oC
borazon ho n to n kh«ng
®æi, chÞu nãng ngo i
kh«ng khÝ ®Õn 2000 oC v
chØ bÞ oxi ho¸ nhÑ bÒ mÆt,
trong lóc ®ã kim c−¬ng
bÞ ch¸y ë 900 oC).
B N
C¸c nguyªn tö B chi m c¸c nót
cña m¹ng tinh thÓ lËp ph−¬ng
t©m di n, N chiÕm 1 nöa hèc tø
diÖn
Mèi tÕ b o cã 4B v 4 N
Sè phèi trÝ cña B l 4, N l 4

94. - Các nguyên tử C lai hoá sp2
liên kết với nhau bằng liên kết cộng hoá
trị σσσσ, độ dài liên kết C-C: 1,42 Å nằm
trung gian giữa liên kết đơn (1,54 Å) và
liên kết đôi(1,39 Å-benzen).
- Hệ liên kết ππππ giải toả trong
toàn bộ của lớp, do vậy so với kim
cương, than chì có độ hấp thụ ánh sáng
THAN CHÌ
cương, than chì có độ hấp thụ ánh sáng
đặc biệt mạnh và có khả năng dẫn điện
giống kim loại. Tính chất vật lý của
than chì phụ thuộc vào phương tinh
thể.
- Liên kết giữa các lớp là liên
kết yếu Vandecvan, khoảng cách giữa
các lớp là 3,35Å, các lớp dễ dàng trượt
lên nhau, do vậy than chì rất mềm.
Liên k t σ
Liên k t π không
định vị
94

95. Tinh th Bonitrua d ng m ng than chì
- Giống than chì BN
mềm, chịu lửa (tnc∼∼∼∼
3000oC).
- Do nguyên tử N có
độ âm điện lớn nên các
MO ππππ định vị chủ yếu ởB
3,34 A
1,446 A
95
MO ππππ định vị chủ yếu ở
N, dẫn đến các e ππππ không
được giải toả như ở than
chì và BN không dẫn điện
(∆E = 4,6 - 3,6 eV)
B
N

96. MẠNG TINH THỂ PHÂN TỬ
- Trong tinh thể phân tử, mạng lưới không
gian được tạo thành bởi các phân tử hoặc
nguyên tử khí hiếm.
- Trong trường hợp chung, lực liên kết giữa
các phân tử trong tinh thể là, lực Van der Waals.
96
các phân tử trong tinh thể là, lực Van der Waals.
- Vì lực liên kết yếu nên các phân tử trong
mạng tinh thể dễ tách khỏi nhau, nhiệt độ nóng
chảy và nhiệt độ sôi thấp, tan tốt trong các dung
môi tạo ra dung dịch.

97. TINH TH KHÍ HI M
97
Tinh th Ne, Ar, Xe, Kr. Tinh thể He

98. TINH THỂ PHÂN TỬ IOT
- Mạng lưới của tinh thể I2
có đối xứng dạng trực thoi với các
thông số a = 7,25 Å, b = 9,77 Å, c
= 4,78 Å. Trung điểm của các
phân tử I-I nằm ở đỉnh và ở tâm
của các mặt ô mạng trực thoi.
98
của các mặt ô mạng trực thoi.
- Khoảng cách ngắn nhất I-I
trong tinh thể là 2,70 Å xấp xỉ độ
dài liên kết trong phân tử khí I2
2,68 Å. →→→→liên kết cộng hoá trị I-I
thực tế không thay đổi khi thăng
hoa.

99. - Khoảng cách ngắn nhất của hai nguyên tử I thuộc hai
phân tử I2 là 3,53 Å. Các phân tử định hướng song song theo
hai hướng đối xứng nhau qua mặt phẳng xOz một góc 32o.
- Lực liên kết giữa các phân tử là lực Van der Waals yếu
nên I2 dễ thăng hoa khi nhiệt độ ∼∼∼∼60o.
99

100. Tinh thể phân tử XeF4
Xe
F
- Phân tử XeF4 cấu trúc
vuông phẳng, Xe lai hoá sp3d2.
- XeF4 là chất rắn, dễ
bay hơi, khá bền ở nhiệt độ
thường.
D = 4,04 g/cm3; tnc = 114oC.
100
D = 4,04 g/cm3; tnc = 114oC.
- XeF4 kết tinh theo
mạng tinh thể đơn tà, ngưyên
tử Xe nằm ở các đỉnh và ở tâm
của ô mạng.

101. Tinh th phân t CO2 (nư c đá khô)
- Nước đá khô tạo bởi
các phân tử thẳng CO2,
nguyên tử C nằm ở đỉnh và ở
tâm các mặt của mạng lập
phương tâm mặt với hằng số
mạng bằng 5,58 Å.
CO2
mạng bằng 5,58 Å.
- Khoảng cách C-O
trong cùng phân tử trong tinh
thể là 1,06 Å, ngắn hơn trong
phân tử ở trạng thái khí 1,162
Å. Khoảng cách ngắn nhất
giữa hai nguyên tử O của hai
phân tử CO2 là 3,19 Å 101

102. 1
5
r
l
k
P at
Khí CO2 nặng
hơn không khí dễ
hoá rắn, hoá
lỏng.
-78 -57
1
toC
Giản đồ trạng thái của CO2
- Trên giản đồ trạng thái của CO2 điểm ba nằm cao hơn áp
suất khí quyển do đó tuyết cacbonic không nóng chảy ở nhiệt độ
thường mà thăng hoa ở -78oC. 102

103. - Làm lạnh thực phẩm, các mẫu sinh học và các mặt hàng
mau hỏng khác, vì không chảy lỏng và giữ nhiệt độ ở rất thấp
nên tuyết cacbonic có thể giữ mẫu bảo quản được lâu và không
làm ướt dẫn tới hư hỏng mẫu như nước đá.
- Trong điện ảnh, người ta dùng tuyết cacbonic để tạo
"sương mù băng khô". Khi băng khô tiếp xúc với nước thì tuyết
cacbonic thăng hoa, kết quả là tạo thành hỗn hợp khí CO2 lạnh
ỨNG DỤNG CỦA TUYẾT CACBONIC
cacbonic thăng hoa, kết quả là tạo thành hỗn hợp khí CO2 lạnh
và hơi nước. Đây là nguyên tắc hoạt động của máy tạo sương
mù. Dùng nước ấm sẽ tạo hiệu ứng sương mù tốt hơn so với
dùng nước lạnh.
- Tuyết cacbonic rất cứng vì thế các viên tuyết nhỏ được
bắn vào bề mặt cần làm sạch thay vì dùng cát. Quá trình làm
sạch kết thúc cùng với sự bay hơi hoàn toàn của CO2. Điều này
vừa làm sạch hoàn toàn bề mặt mà lại không sinh các bụi ô
nhiễm gây viêm đường hô hấp, hại cho phổi.
103

104. - Khi bay hơi, tuyết cacbonic sẽ làm nhiệt độ môi
trường xung quanh lạnh rất nhanh → người ta dùng
tuyết cacbonic để tăng khả năng gây mưa nhờ sự kết
tinh nước trong mây, khi các đám mây đi qua các vùng
cần nước, hoặc gây mưa trước để tránh ảnh hưởng đến
sự kiện nào đó. Trong olympic Bắc Kinh, trước trận
chung kết bóng đá, nhà tổ chức Trung Quốc đã lên
phương án và gây mưa trước khi các đám mây bay tớiphương án và gây mưa trước khi các đám mây bay tới
Bắc Kinh. Ở các sân bay, khi sương mù quá dày đặc làm
ảnh hưởng đến các chuyến bay quan trọng, người ta có
thể dùng tuyết cacbonic để làm giảm độ dày sương mù.
- Băng khô còn được dùng để sản xuất khí CO2 để
cân bằng áp suất trong các hệ thống cần môi trường trơ
như thùng nhiên liệu của các máy bay B-47.
104

105. TINH TH NƯ C ĐÁ
105
Liên kết hiđro ở nước đá: mỗi phân tử nước liên kết với 4
phân tử nước khác bằng các liên kết hiđro tạo lên những
hình tứ diện đều.

106. Liên kết giữa các phân tử nước là liên kết
hiđro yếu nên nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi
của nước nhỏ. Tuy nhiên, so với các phân tử
không tạo ra liên kết hiđro hoặc tạo ra liên kết
hiđro yếu như H2S; H2Se; H2Te thì nước có nhiệt
độ nóng chảy và nhiệt độ sôi của nước cao hơn
Tính chất vật lí của nước
106
độ nóng chảy và nhiệt độ sôi của nước cao hơn
rất nhiều.
Khoảng cách giữa các phân tử nước lớn nên
tinh thể nước đá khá rỗng, do đó tinh thể nước
đá có khối lượng riêng nhỏ. Khối lượng riêng của
nước ở áp suất khí quyển lớn nhất ở 3,98 oC.

107. Chu kú 3
Ph©n lo¹i
Na Mg Al
Kim lo¹i
Si
B¸n kim
P S Cl Ar
Phi kim
to
nc
to
s
∆∆∆∆Unc (kJ/mol)
97,8 651 660
883 1107 2500
2,64 9,2 10,8
1420
3300
49,8
44,1 112,8 -101,0 -189,3
257 444,6 -34,1 -185,9
0,659 1,72 6,406 1,19nc
∆∆∆∆Ubh (kJ/mol)
d (g/cm3)
(g/l)
ρρρρ(Hg = 1)
86,36 131,8 293
0,97 1,74 2,7
21 21 36,1
355,6
2,33
B¸n dÉn
13,1 9,2 20,41 6,51
2,7 2,06
3,214 1,784
Kh«ng dÉn ®i n
107

108. Chu kú 3
Ph©n lo¹i
Na Mg Al
Kim lo¹i
Si
Á kim
P S Cl Ar
Phi kim
Lo¹i cÊu tróc
tinh thÓ
Tinh thÓ
kim lo¹i
Tinh thÓ nguyªn tö
(ph©n tö khæng lå)
Tinh thÓ
ph©n tö
Lùc liªn kÕt hãa häc
trong tinh thÓ
Liªn kÕt kim lo¹i,
bÒn
Liªn kÕt céng hãa
trÞ, rÊt bÒn
Van de Van,
yÕutrong tinh thÓ bÒn trÞ, rÊt bÒn yÕu
to
nc, to
s«i Cao Cao h¬n rÊt nhiÒu ThÊp
∆∆∆∆Hnc, ∆∆∆∆Hbh Cao Cao h¬n rÊt nhiÒu ThÊp
TÝnh dÉn ®iÖn Tèt KÐm Kh«ng
108