SlideShare a Scribd company logo
1 of 74
Vật Liệu Học và Xử Lý
Bộ môn Thiết bị và Công nghệ Vật liệu Cơ khí
Khoa Cơ khí - Đại học Bách khoa
Môn học
4/28/2023 1
Cấu tạo và liên kết nguyên tử
4/28/2023 2
Mục tiêu
1. Hiểu biết về cấu trúc điện tử của nguyên tử.
2. Hiểu về bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa
học và các mối liên quan giữa vị trí trong
bảng tuần hoàn đến cấu trúc điện tử.
3. Hiểu và phân biệt các loại liên kết khác nhau
tồn tại trong phân tử.
4/28/2023 3
Nội dung
1. Khái niệm cơ bản về liên kết nguyên tử
2. Các dạng liên kết nguyên tử trong chất rắn
a) Liên kết đồng hóa trị
b) Liên kết ion
c) Liên kết kim loại
d) Liên kết hỗn hợp
e) Liên kết yếu (Val der Waals)
4/28/2023 4
1. Khái niệm cơ bản về liên kết nguyên tử
Electron: tích điện: -e, me = 9,1094.10-31kg
Proton: điện tích: e, mp = 1,6726.10-27kg
Neutron: điện tích 0, mn = 1,6749.10-27kg
Số hiệu nguyên tử Z = số electron = số proton
Đơn vị khối lượng nguyên tử u = 1/12 mC12
Nguyên tử khối = khối lượng của 1 mol nguyên
tử (1mol = 6,022.1023 nguyên tử)
4/28/2023 5
1. Khái niệm cơ bản về liên kết nguyên tử
Mẫu nguyên tử Bohr
4/28/2023 6
e
e
e e
e
e
e
e
e
e
e
e
N P
P N
N
N P
P
P
N
N
P
P N
N
P
N
P
N
Hạt nhân
electron
Quỹ đạo
electron
Mẫu nguyên tử Bohr
Electron mang điện tích âm quay xung quanh
hạt nhân mang điện tích dương.
Electron chiếm mức năng lượng từ thấp tới
cao, trên các quỹ đạo cố định.
Khi electron chuyển từ quỹ đạo có năng lượng
cao hơn sang quỹ đạo có năng lượng thấp hơn
thì nó phát ra một photon.
4/28/2023 7
Mẫu nguyên tử Bohr
Năng lượng
của electron
của nguyên tử
Hydro
4/28/2023 8
Mẫu nguyên tử Bohr
Mô hình Bohr giải thích được các tính chất
1) Tính chất hóa học
2) Tính chất điện
3) Tính chất quang học
4) Tính chất nhiệt
4/28/2023 9
Thuyết lượng tử
Theo thuyết lượng tử:
1) Electron mang thuộc tính sóng hạt.
+ Điều này có nghĩa là vị trí của electron trên
quỹ đạo được xác định bằng xác suất.
+ Mỗi quỹ đạo của electron mang một năng
lượng rời rạc được xác định bằng số lượng tử.
4/28/2023 10
Số lượng tử chính n
Phân lớp l
ml là số lượng tử từ
ms là số lượng tử spin
K, L, M, N, O (1, 2, 3, 4…)
s, p, d, f (0, 1, 2, 3, … n-1)
1, 3, 5, 7 (-l đến +l)
-1/2 và + 1/2
Thuyết lượng tử
1) Electron có
năng lượng
rời rạc.
2) Electron lần
lược chiếm
các mức năng
lượng từ thấp
đến cao.
4/28/2023 11
Cấu hình electron
Cấu hình electron hoàn chỉnh là cấu hình của các
nguyên tố khí hiếm có cấu đầy đủ electron ở các
lớp và phân lớp s và p.
4/28/2023 12
Cấu hình electron
4/28/2023 13
5
• Tại sao? Lớp điện tử ngoài cùng (điện tử hóa trị) không được điền đầy đủ.
• Hầu hết các nguyên tử: có cấu hình electron là không đầy đủ.
Electron configuration
1s 1
1s 2 (stable)
1s 22s 1
1s 22s 2
1s 22s 22p 1
1s 22s 22p 2
...
1s 22s 22p 6 (stable)
1s 22s 22p 63s 1
1s 22s 22p 63s 2
1s 22s 22p 63s 23p 1
...
1s 22s 22p 63s 23p 6 (stable)
...
1s 22s 22p 63s 23p 63d 10 4s 246 (stable)
Bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học
4/28/2023 14
Độ âm điện của các nguyên tố
4/28/2023 15
2. Các dạng liên kết nguyên tử trong chất rắn
a) Liên kết đồng hóa trị
b) Liên kết ion
c) Liên kết kim loại
d) Liên kết hỗn hợp
e) Liên kết yếu (Val der Waals)
4/28/2023 16
Liên kết cộng hóa trị
4/28/2023 17
• Hình thức: chia sẻ electron dùng chung
• Ví dụ: CH4
C: Có 4 e hóa trị, cần
thêm 4 e nữa để đạt
cấu hình ổn định
H: có 1 e hóa trị, cần
thêm 1 để đạt cấu hình
ổn định
Độ âm điện của hai
nguyên tố gần nhau 2,1
và 2,5.
. Electron dùng chung
do hydro đóng góp
. Electron dùng chung
do cacbon đóng góp
Ví dụ liên kết cộng hóa trị
4/28/2023 18
• Giữa các nguyên tố phi kim với nhau, H2, H2O, F2, Cl2
• Giữa kim loại và phi kim ví dụ GaAs
• Nguyên tố nhóm 4A ví dụ kim cương C, Ge, Si
• Hỗn hợp của các nguyên tố cột IVA ví dụ SiC
He
-
Ne
-
Ar
-
Kr
-
Xe
-
Rn
-
F
4.0
Cl
3.0
Br
2.8
I
2.5
At
2.2
Li
1.0
Na
0.9
K
0.8
Rb
0.8
Cs
0.7
Fr
0.7
H
2.1
Be
1.5
Mg
1.2
Ca
1.0
Sr
1.0
Ba
0.9
Ra
0.9
Ti
1.5
Cr
1.6
Fe
1.8
Ni
1.8
Zn
1.8
As
2.0
SiC
C(diamond)
H2O
C
2.5
H2
Cl2
F2
Si
1.8
Ga
1.6
GaAs
Ge
1.8
O
2.0
column
IVA
Sn
1.8
Pb
1.8
Liên kết ion
4/28/2023 19
• Xuất hiện giữa ion dương + và ion âm -
• Hình thức: một nguyên tố sẽ cho e để thành ion +, và một nguyên tố nhận
e để thành ion -
• Yêu cầu: các nguyên tố có độ âm điện khác nhau lớn
• Ví dụ: NaCl
Na (kim loại)
Không ổn định
Cl (phi kim)
Không ổn định
electron
+ -
Lực hút tĩnh điện
Na (ion dương)
ổn định
Cl (ion âm)
ổn định
Ví dụ liên kết ion
4/28/2023 20
• Là loại liên kết chủ yếu trong vật liệu gốm (Ceramics)
•Cách điện và cách nhiệt
•Rất cứng và giòn
Liên kết kim loại
4/28/2023 21
• Các ion ở nút mạng được liên kết với nhau thông qua mây e do các ion đóng góp
(1, 2, hoặc 3 e từ mỗi nguyên tử).
• Là loại liên kết chủ yếu của kim loại và hợp kim của chúng
Electron tạo thành
đám mây hay biển
e
•Dẫn điện và dẫn nhiệt tốt
•Dẻo
•Có ánh kim hay vẻ sáng
Liên kết hỗn hợp
4/28/2023 22
-Trong vật chất liên hiếm có trường hợp chỉ
có một loại liên kết thuần túy.
- Trừ liên kết cộng hóa trị không cực ra, các
trường hợp còn lại mang đặc tính của ít
nhất là 2 loại liên kết.
-Ví dụ NaCl có 52% liên kết ion và 48% liên
kết cộng hóa trị.
Liên kết yếu (Van der Waals)
4/28/2023 23
8
Phân cực điện tich
Phân cực điện tích
Lực hút hình thành do phân cực điện tích của hai hay nhiều vật thể
Liên kết Van der Waals
4/28/2023 24
Phân cực điện
Vật có khả năng phân cực điện
Lực hút hình thành giữa một đối tượng
phân cực điện và một đối tượng có khả
năng phân cực
Liên kết Van der Waals
4/28/2023 25
Có thể phân cực Có thể phân cực
Hình thành giữa hai đối tượng có khả năng
phân cực tương tác với nhau
Các Kiểu Mạng Tinh Thể Thông Dụng
4/28/2023 26
Mục tiêu
1. Nắm được cách sắp xếp của các nguyên tử
trong các mạng tinh thể thông dụng.
2. Hiểu và tính toán đươc các thông số mạng
của tinh thể.
4/28/2023 27
Nội dung
1. Một số khái niệm cơ bản
2. Mạng lập phương tâm khối A2
3. Mạng lập phương tâm mặt A1
4. Mạng sáu phương xếp chặt A3
4/28/2023 28
1 Một số khái niệm cơ bản
Quan niệm: các nguyên tử ion có dạng hình cầu, thì dù
sắp xếp kiểu nào cũng không thể kín hoàn toàn.
Mật độ xếp: mức độ dày đặc trong sắp xếp nguyên tử
được đánh giá qua mật độ xếp.
- Mật độ theo phương Ml = l/L
- mật độ theo mặt Ms = s/S
- và mật độ thể tích Mv = v/V
Số phối trí (số sắp xếp): là số lượng nguyên tử cách đều
gần nhất một nguyên tử đã cho.
Lỗ hổng: là không gian trống giới hạn bởi hình khối
nhiều mặt mà đỉnh của nó là tâm nguyên tử ion tại nút
mạng. Kích thước lỗ hổng là kích thước một hình cầu lớn
nhất có thể nằm lọt trong nó.
4/28/2023 29
2 Mạng lập phương tâm khối A2 (1)
4/28/2023 30
2 Mạng lập phương tâm khối A2 (2)
4/28/2023 31
Thông số mạng
a
Số ngtử tham gia trong ô cơ sở
1
8 1 2
8
n    
Bán kính ngtử theo a
3
4
R a

Số xếp chặt: 8
2 Mạng lập phương tâm khối A2 (3)
4/28/2023 32
Mật độ nguyên tử
3
V a

Thể tích ô cơ sở
Thể tích nguyên tử
chiếm chỗ trong ô
cơ sở
3 3
4 3
2
3 8
v R a
 
  
Mật độ thể tích:
3
3
3
3
8 0,68
8
ngtu
v
ocs
a
v
M
V a


   
Mật độ mặt chéo (110)
2
2
110
2 6
0,833
2 16 2
ngtu
s
s R
M
S a
 

   
2 Mạng lập phương tâm khối A2 (4)
4/28/2023 33
Lỗ hổng 4 mặt
Nằm giữa hai nguyên tử cạnh ô cơ sở và hai nguyên tử
trung tâm của hai ô kế nhau, tâm nằm ở 1/4 đường nối
tâm 2 cạnh đối diện
Số lượng lỗ hổng
Kích thước lỗ
hổng bốn mặt:
1
4 6 12
2
  
5 3
4
lh
R a


Tỷ lệ giữa đường kính
lỗ hổng và đường
kính nguyên tử
5 3
0,291
3
lh ngtu ngtu
R R R

 
2 Mạng lập phương tâm khối A2 (5)
4/28/2023 34
Lỗ hổng 8 mặt
Nằm giữa 6 nguyên tử, có tâm nằm giữa mặt ô cơ sở, và
giữa cạnh của ô cơ sở
Số lượng lỗ hổng
Kích thước lỗ
hổng bốn mặt:
1 1
6 12 3 3 6
2 4
     
2 3
4
lh
R a


Tỷ lệ giữa đường kính
lỗ hổng và đường
kính nguyên tử
2 3
0,1547
3
lh ngtu ngtu
R R R

 
3 Mạng lập phương tâm mặt A1 (1)
4/28/2023 35
3 Mạng lập phương tâm mặt A1 (2)
4/28/2023 36
Số nguyên tử tham gia trong ô cơ sở
1 1
8 6 4
8 2
n     
Bán kính nguyên tử theo a
2
4
a
R 
Số xếp chặt 12, 4 ngtử trên đỉnh cạnh
và 8 ngtử trên 8 mặt bên với khoảng
cách là: 2
2
a
3 Mạng lập phương tâm mặt A1 (3)
4/28/2023 37
Mật độ nguyên tử
3
V a

Thể tích ô cơ sở
Thể tích nguyên tử
chiếm chỗ trong ô
cơ sở
3 3
4 2
4
3 6
v R a
 
  
Mật độ thể tích:
3
3
3
2
8 0,74
6
ngtu
v
ocs
a
v
M
V a


   
Mật độ mặt bên (100)
2
2
110
2
0,785
4
ngtu
s
s R
M
S a
 

   
3 Mạng lập phương tâm mặt A1 (4)
4/28/2023 38
Lỗ hổng 8 mặt
Nằm giữa 6 nguyên tử, có tâm nằm giữa ô cơ sở,
và giữa cạnh của ô cơ sở
Số lượng lỗ hổng
Kích thước lỗ
hổng bốn mặt:
1
1 12 1 3 4
4
    
2 2
4
lh
R a


Tỷ lệ giữa đường kính
lỗ hổng và đường
kính nguyên tử
2 2
0,414
2
lh ngtu ngtu
R R R

 
3 Mạng lập phương tâm mặt A1 (5)
4/28/2023 39
Lỗ hổng 4 mặt
Nằm giữa hai nguyên tử cạnh ô cơ sở và hai nguyên tử
trung của hai mặt kế cạnh đó, tâm nằm ở 1/4 đường chéo
khối nối từ đỉnh.
Số lượng lỗ hổng
Kích thước lỗ
hổng bốn mặt:
2 4 8
 
0,07946
lh
R a

Tỷ lệ giữa đường kính
lỗ hổng và đường
kính nguyên tử
0,07946
0,225
0,3536
lh ngtu ngtu
R R R
 
4 Mạng sáu phương xếp chặt A3 (1)
4/28/2023 40
4 Mạng sáu phương xếp chặt A3 (2)`
4/28/2023 41
Số nguyên tử tham gia trong ô cơ sở
1 1
3 2 12 3 1 2 6
2 6
n         
Bán kính nguyên tử
2
4 2
a a
R  
Số xếp chặt 12 nếu xếp chặt, 6 + 6 nếu không
xếp chặt
Mật độ: trong trường hợp xếp chặt
8
1,633
3
c a a
 
Mật độ thể tích
3
3
ocs
2
0,74
6
3 2
ngtu
v
v a
M
V a
 
   
Mật độ mặt xếp chặt nhất
2
2
ocs
3
4 0,907
3 3
2
ngtu
s
a
s
M
S
a

  
Sai lệch mạng tinh thể
4/28/2023 42
Mục tiêu
4/28/2023 43
• Có bao nhiêu dạng khuyết tật tồn tại trong mạng tinh thể
• Có thể điều khiển được số lượng và loại khuyết tật?
• Ảnh hưởng của khuyết tật đến tính chất của vật liệu như thế
nào?
• Chúng ta có muốn có khuyết tật trong vật liệu không?
Các dạng khuyết tật trong mạng tinh thể
4/28/2023 44
• Nút trống
• Nguyên tử xen kẽ
• Nguyên tử tạp chất
• Lệch biên
• Lệch xoắn
• Biên giới hạt và siêu hạt
• Bề mặt tinh thể
Khuyết tật điểm
Khuyết tật đường
Khuyết tật mặt
Khuyết tật điểm
4/28/2023 45
• Nút trống:
-Vị trị nguyên tử trống trong mạng tinh thể.
• Nguyên tử tự xen kẽ:
Nguyên tử nhảy ra khỏi vị trí của mình và chèn vào khoảng trống
giữa các nguyên tử còn lại.
Có vật nào có mạng tinh thể hoàn toàn lý tưởng không?
4/28/2023 46
Không, vật thể vĩ mô không bao giờ có mạng tinh thể lý
tưởng, tại sao?
4/28/2023 47
Năng lượng tự do
F = U - T S
Năng lượng
tự do
Nội năng Nhiệt độ Entropy
Dung dịch rắn
• Tỷ số đường kính
nguyên tử
• Cấu trúc mạng
tinh thể
• Độ âm điện
• Số electron hóa trị
Ví dụ Cu và Ni hòa tan hoàn toàn vào nhau
1.28 vs 1.25 Angstroms, cả hai có mạng FCC, độ âm điện tương
ứng 1.9 vs. 1.8
(Max 10%)
How many point defects are there?
There are always some. Thermodynamics demands it
(entropy).
Boltzman Factor: determines the probability that a
process or event will happen given the energy cost of the
event and the temperature
)
/
( kT
E
defect
vac
e
P 

E0
P for ball escaping
the energy well ?
k is Boltzman’s constant
k=1.38*10-23 J/mol
=8.62*10-5 ev/mol
kT at room temperature
0.025 eV
4*10-21 J
4
• Equilibrium concentration varies with temperature!
EQUIL. CONCENTRATION:
POINT DEFECTS
Boltzmann's constant
(1.38 x 10 -23 J/atom K)
(8.62 x 10-5 eV/atom K)
 
ND
N
 exp
QD
kT






No. of defects
No. of potential
defect sites.
Activation energy
Temperature
Each lattice site
is a potential
vacancy site
5
• We can get Q from
an experiment.
• Measure this... • Replot it...
1/T
N
ND
ln
1
-QD/k
slope
MEASURING ACTIVATION ENERGY
6
• Find the equil. # of vacancies in 1m of Cu at 1000C.
• Given:
3
• Answer:
ESTIMATING VACANCY CONC.
8.62 x 10 -5 eV/atom-K
0.9eV/atom
1273K
 
ND
N
 exp
QD
kT






For 1m 3, N =
NA
ACu
r x x 1m3 = 8.0 x 1028 sites
= 2.7 · 10-4
Boltzmann Factor and Vacancies
1000° C
Evac= 0.9 eV, Cu 63.9 g/mol , 8.4 g/cc
Pdefect=exp(-0.9 eV/kT) kT= (8.62*10-5)(1000+273)=0.110 eV
Pdefect=0.000274 (Pdefect at room temperature its 7*10-16)
Nv,(1000 C)= N * Pdefect = 8 * 1028 * 2.7*10-4 = 2.2 * 1025
Nv,(293 C)= N * Pdefect = 8 * 1028 * 7*10-16 = 5.6 * 1012
Defect Concentration very strongly
dependent on temperature !!!
7
• Low energy electron
microscope view of
a (110) surface of NiAl.
• Increasing T causes
surface island of
atoms to grow.
• Why? The equil. vacancy
conc. increases via atom
motion from the crystal
to the surface, where
they join the island.
Reprinted with permission from Nature (K.F. McCarty,
J.A. Nobel, and N.C. Bartelt, "Vacancies in
Solids and the Stability of Surface Morphology",
Nature, Vol. 412, pp. 622-625 (2001). Image is
5.75 mm by 5.75 mm.) Copyright (2001) Macmillan
Publishers, Ltd.
OBSERVING EQUIL. VACANCY CONC.
8
Hai dạng tạo thành nếu nguyên tử hòa tan (B) được cho
vào nguyên từ nên (A):
• Dung dịch rắn của B trong A (Khuyết tật phân bố ngẫu nhiên)
• Dung dịch rắn của B trong A thêm một hạt pha mới (thường
xảy ra khi cho một lượng lớn B)
Hoặc
Hợp kim thay thế
(e.g., Cu in Ni)
Hợp kim xen kẻ
(e.g., C in Fe)
Các hạt của pha thứ hai
--Khác thành phần hóa học
--thông thường có cấu trúc khác
nhau.
Khuyết tật điểm trong hợp kim
9
• Low energy electron
microscope view of
a (111) surface of Cu.
• Sn islands move along
the surface and "alloy"
the Cu with Sn atoms,
to make "bronze".
• The islands continually
move into "unalloyed"
regions and leave tiny
bronze particles in
their wake.
• Eventually, the islands
disappear.
"Alloying at Surfaces by the Migration of Reactive
Two-Dimensional Islands", Science, Vol. 290, No.
5496, pp. 1561-64 (2000). Field of view is 1.5 mm
and the temperature is 290K.
ALLOYING A SURFACE
Bronze first made 3500 BC
In 2003 we are still learning about it …
11
• là loại khuyết tật đường,
• Được hình thành bằng cách chèn nữa mặt phẳng nguyên tử,
• Lệch biên là nguyên nhân của biến dạng dẻo.
Lệch biên:
Lệch đường
Lệch xoắn
Độ bền lý thuyết của tinh thể
Lệch biên làm quá trình trượt của tinh thể dễ dàng hơn
11
• Là loại lệch đường,
• Được hình thành khi trượt một nửa mặt phẳng nguyên tử
trên mặt trượt ,
• Là cơ chế chủ yếu của biến dạng dẻo.
Lệch biên:
Mô hình trượt của kẽm (HCP):
• Trước biến dạng • Sau khi biến dạng
Đường trượt
Sai lệch đường
13
• Sự di chuyển của lệch đòi hỏi phải di chuyển nữa mặt
nguyên tử từ vị trí liên kết này sang vị trí khác.
• Liên kết của mặt nguyên tử bị phá vỡ và tái tạo lại ở vị trí
kế tiếp.
Phá vỡ và tái tạo liên kết
14
• Cấu trúc: liên quan mặt và
đường xếp chặt.
• So sánh giữa các kiểu mạng:
FCC: Có nhiều mặt và hướng xếp chặt;
HCP: duy nhất 1 mặt, 3 hướng;
BCC: không
Mg (HCP)
Al (FCC)
Hướng kéo
• Kết quả sau khi
kéo đứt
Hai mặt xếp chặt.
Lệch & cấu trúc tinh thể
Mặt xếp chặt (mặt đáy) Mặt xếp chặt (mặt trên)
Hướng xếp chặt
15
Biên giới hạt:
• là vùng biên giữa các các tinh thể.
• Được hình thành trong quá trình kết tinh.
• Phương tinh thể định hướng lộn xộn khác với phương mạng
của các hạt tinh thể xung quanh.
• Ngăn cản sự chuyển động của lệch.
Mô hình mặt phẳng
Adapted from Fig. 4.7, Callister 6e.
~ 8cm
Mẫu kim loại
Sai lệch mặt: Biên giới hạt
Biên giới hạt
Hướng truyền nhiệt
Biên giới
hạt
A
B
C
Biên giới hạt
Siêu hạt
Biên giới song tinh
16
• Sử dụng đến độ phóng đại 2000
• Bề mặt phải được đánh bóng phẳng sạch (ví dụ vết xước)
• Tẩm thực để thay đổi độ tương phản, tùy thuộc vào định
hướng của hạt.
Tổ chức tế vi của Brong
(Cu and Zn)
Adapted from Fig. 4.11(b) and (c), Callister
6e. (Fig. 4.11(c) is courtesy
of J.E. Burke, General Electric Co.
0.75mm
QUAN SÁT BẰNG KÍNH HIỂN VI QUANG
HỌC(1)
17
Biên giới hạt...
• Không phản xạ ánh
sáng,
• Nhạy cảm, dễ ăn mòn
lúc tẩm thực
• Có dạng đường tối, là
nơi thay đổi hướng của
mạng tinh thể.
Adapted from Fig. 4.12(a)
and (b), Callister 6e.
(Fig. 4.12(b) is courtesy
of L.C. Smith and C. Brady,
the National Bureau of
Standards, Washington, DC
[now the National Institute of
Standards and Technology,
Gaithersburg, MD].)
QUAN SÁT BẰNG KÍNH HIỂN VI QUANG
HỌC(2)
Fe-Cr alloy
microscope
Biên giới hạt
Bề mặt bị ăn mòn
Bề mặt đã được đánh bóng
STM
Kính hiển vi quét đường hầm
Silicon 7x7
reconstruction
18
• Sai lệch điểm, đường, và mặt tồn tại trong tinh thể.
• Số lượng và loại khuyết tật có thể biến đổi và có thể
điều khiển, ví dụ (T ảnh hưởng đến lỗ trống)
• Khuyết tật ảnh hưởng đến thuộc tính của vật liệu(ví dụ
biên giới hạt ảnh hưởng đến sự trượt).
• Sai lệch có thể mong muốn hoặc không mong muốn
(Ví dụ lệch biên có thể có ích hoặc không nếu ta mong
muốn biến dạng dẻo hay không.)
TÓM TẮT
Đơn tinh thể và đa tinh thể
1. Đơn tinh thể:
- Nếu chất rắn tinh thể chỉ là một khối mạng đồng nhất.
- Tính chất của đơn tinh thể là dị hướng.
2. Đa tinh thể:
a) Hạt:
- Trong thực tế thường gặp vật liệu đa tinh thể. Được cấu tạo
nên từ các hạt đơn tinh thể.
- Mỗi hạt là một tinh thể đồng nhất, trong hạt có tính dị
hướng.
- Các hạt định hướng khác nhau nên vật liệu đa tinh thể có
tính đẳng hướng giả.
- Biên hạt có cấu trúc không trật tự.
4/28/2023 72
Đơn tinh thể và đa tinh thể
4/28/2023 73
Đơn tinh thể và đa tinh thể
b) Độ hạt: dùng để đánh giá độ lớn của hạt.
Theo tiêu chuẩn ASTM chia làm 16 đánh số từ 00, 0, 1, .., 14
Gọi Z là số hạt có trong một hình vuông có diện tích 1’’ vuông khi
quan sát với độ phóng đại 100. N là cấp hạt ta có quan hệ Z = 2N-1
c) Siêu hạt : Trong mỗi hạt có nhiều hạt lệch nhau một góc rất
nhỏ, các hạt nhỏ này gọi là siêu hạt
3. Textua
-Vật liệu đa tinh thể nhưng có phương mạng định hướng theo
một phương nhất định, xuất hiện khi biến dạng dẻo.
- Có tính dị hướng.
4/28/2023 74

More Related Content

What's hot

Hệ thống câu hỏi bài tập nguyên tử
Hệ thống câu hỏi bài tập nguyên tửHệ thống câu hỏi bài tập nguyên tử
Hệ thống câu hỏi bài tập nguyên tửQuyen Le
 
liên kết VB Valence bond
liên kết VB  Valence bond liên kết VB  Valence bond
liên kết VB Valence bond Tran Duc thanh
 
Chuong1 cacloaikhuyettat
Chuong1 cacloaikhuyettatChuong1 cacloaikhuyettat
Chuong1 cacloaikhuyettatQE Lê
 
Bai tap chon loc hoa 10 nang cao
Bai tap chon loc hoa 10 nang caoBai tap chon loc hoa 10 nang cao
Bai tap chon loc hoa 10 nang caoXuan Hoang
 
PHO MS SU DUNG PHO MS DE XAC DINH CAU TRUC MOT SO HOP CHAT HUU CO.pdf
PHO MS SU DUNG PHO MS DE XAC DINH CAU TRUC MOT SO HOP CHAT HUU CO.pdfPHO MS SU DUNG PHO MS DE XAC DINH CAU TRUC MOT SO HOP CHAT HUU CO.pdf
PHO MS SU DUNG PHO MS DE XAC DINH CAU TRUC MOT SO HOP CHAT HUU CO.pdfNguyen Thanh Tu Collection
 
Bài tập vật lý nguyên tử và hạt nhân www.mientayvn.com
Bài tập vật lý nguyên tử và hạt nhân www.mientayvn.comBài tập vật lý nguyên tử và hạt nhân www.mientayvn.com
Bài tập vật lý nguyên tử và hạt nhân www.mientayvn.comwww. mientayvn.com
 
1. hóa đại cương
1. hóa đại cương1. hóa đại cương
1. hóa đại cươngnguyenuyen0110
 
Bai7 khai trien_taylor
Bai7 khai trien_taylorBai7 khai trien_taylor
Bai7 khai trien_taylorljmonking
 
Vat lieu tu_va_ung_dung
Vat lieu tu_va_ung_dungVat lieu tu_va_ung_dung
Vat lieu tu_va_ung_dungThuận Lê
 
Cơ học ứng dụng phần bài tập nguyễn nhật lệ, 284 trang
Cơ học ứng dụng phần bài tập   nguyễn nhật lệ, 284 trangCơ học ứng dụng phần bài tập   nguyễn nhật lệ, 284 trang
Cơ học ứng dụng phần bài tập nguyễn nhật lệ, 284 trangCửa Hàng Vật Tư
 
Ly thuyet nhom cho vat ly chat ran.5967
Ly thuyet nhom cho vat ly chat ran.5967Ly thuyet nhom cho vat ly chat ran.5967
Ly thuyet nhom cho vat ly chat ran.5967Minh Tân Đinh Hoàng
 
Chuyên đề Định luật Ohm tổng quát
Chuyên đề Định luật Ohm tổng quátChuyên đề Định luật Ohm tổng quát
Chuyên đề Định luật Ohm tổng quátLee Ein
 
bảng tra phân phối chuẩn
bảng tra phân phối chuẩnbảng tra phân phối chuẩn
bảng tra phân phối chuẩnRuc Trương
 
đIện hóa học day dh duoc
đIện hóa học   day dh duocđIện hóa học   day dh duoc
đIện hóa học day dh duocDinngnh
 

What's hot (20)

Hệ thống câu hỏi bài tập nguyên tử
Hệ thống câu hỏi bài tập nguyên tửHệ thống câu hỏi bài tập nguyên tử
Hệ thống câu hỏi bài tập nguyên tử
 
liên kết VB Valence bond
liên kết VB  Valence bond liên kết VB  Valence bond
liên kết VB Valence bond
 
Chuong1 cacloaikhuyettat
Chuong1 cacloaikhuyettatChuong1 cacloaikhuyettat
Chuong1 cacloaikhuyettat
 
Bai tap chon loc hoa 10 nang cao
Bai tap chon loc hoa 10 nang caoBai tap chon loc hoa 10 nang cao
Bai tap chon loc hoa 10 nang cao
 
PHO MS SU DUNG PHO MS DE XAC DINH CAU TRUC MOT SO HOP CHAT HUU CO.pdf
PHO MS SU DUNG PHO MS DE XAC DINH CAU TRUC MOT SO HOP CHAT HUU CO.pdfPHO MS SU DUNG PHO MS DE XAC DINH CAU TRUC MOT SO HOP CHAT HUU CO.pdf
PHO MS SU DUNG PHO MS DE XAC DINH CAU TRUC MOT SO HOP CHAT HUU CO.pdf
 
Bài tập vật lý nguyên tử và hạt nhân www.mientayvn.com
Bài tập vật lý nguyên tử và hạt nhân www.mientayvn.comBài tập vật lý nguyên tử và hạt nhân www.mientayvn.com
Bài tập vật lý nguyên tử và hạt nhân www.mientayvn.com
 
ĐIỆN TỬ CƠ BẢN NÂNG CAO
ĐIỆN TỬ CƠ BẢN NÂNG CAOĐIỆN TỬ CƠ BẢN NÂNG CAO
ĐIỆN TỬ CƠ BẢN NÂNG CAO
 
1. hóa đại cương
1. hóa đại cương1. hóa đại cương
1. hóa đại cương
 
Bai7 khai trien_taylor
Bai7 khai trien_taylorBai7 khai trien_taylor
Bai7 khai trien_taylor
 
Chuong 3(5)
Chuong 3(5)Chuong 3(5)
Chuong 3(5)
 
Vat lieu tu_va_ung_dung
Vat lieu tu_va_ung_dungVat lieu tu_va_ung_dung
Vat lieu tu_va_ung_dung
 
Chuong 9 vat lieu tu
Chuong 9  vat lieu tuChuong 9  vat lieu tu
Chuong 9 vat lieu tu
 
Cơ học ứng dụng phần bài tập nguyễn nhật lệ, 284 trang
Cơ học ứng dụng phần bài tập   nguyễn nhật lệ, 284 trangCơ học ứng dụng phần bài tập   nguyễn nhật lệ, 284 trang
Cơ học ứng dụng phần bài tập nguyễn nhật lệ, 284 trang
 
Kỹ thuật số
Kỹ thuật sốKỹ thuật số
Kỹ thuật số
 
Ly thuyet nhom cho vat ly chat ran.5967
Ly thuyet nhom cho vat ly chat ran.5967Ly thuyet nhom cho vat ly chat ran.5967
Ly thuyet nhom cho vat ly chat ran.5967
 
Chuyên đề Định luật Ohm tổng quát
Chuyên đề Định luật Ohm tổng quátChuyên đề Định luật Ohm tổng quát
Chuyên đề Định luật Ohm tổng quát
 
bảng tra phân phối chuẩn
bảng tra phân phối chuẩnbảng tra phân phối chuẩn
bảng tra phân phối chuẩn
 
Chuong 3(5) lien kết hh
Chuong 3(5) lien kết hhChuong 3(5) lien kết hh
Chuong 3(5) lien kết hh
 
đIện hóa học day dh duoc
đIện hóa học   day dh duocđIện hóa học   day dh duoc
đIện hóa học day dh duoc
 
On thi hoc_sinh_gioi_hoa_4272
On thi hoc_sinh_gioi_hoa_4272On thi hoc_sinh_gioi_hoa_4272
On thi hoc_sinh_gioi_hoa_4272
 

Similar to Chương 2. Mạng tinh thể.pptx

chuong 1. BD -Thien.ppt
chuong 1. BD -Thien.pptchuong 1. BD -Thien.ppt
chuong 1. BD -Thien.pptDanh Bich Do
 
CHUYÊN ĐỀ DẠY THÊM HÓA HỌC LỚP 10 NĂM 2024 - BÀI TẬP THEO DẠNG + BÀI TẬP 4 MỨ...
CHUYÊN ĐỀ DẠY THÊM HÓA HỌC LỚP 10 NĂM 2024 - BÀI TẬP THEO DẠNG + BÀI TẬP 4 MỨ...CHUYÊN ĐỀ DẠY THÊM HÓA HỌC LỚP 10 NĂM 2024 - BÀI TẬP THEO DẠNG + BÀI TẬP 4 MỨ...
CHUYÊN ĐỀ DẠY THÊM HÓA HỌC LỚP 10 NĂM 2024 - BÀI TẬP THEO DẠNG + BÀI TẬP 4 MỨ...Nguyen Thanh Tu Collection
 
ly-thuyet-va-bai-tap-phan-tinh-the-ly-thuyet-va-bai-tap-phan-tinh-the.pdf
ly-thuyet-va-bai-tap-phan-tinh-the-ly-thuyet-va-bai-tap-phan-tinh-the.pdfly-thuyet-va-bai-tap-phan-tinh-the-ly-thuyet-va-bai-tap-phan-tinh-the.pdf
ly-thuyet-va-bai-tap-phan-tinh-the-ly-thuyet-va-bai-tap-phan-tinh-the.pdfTrngNguynnh14
 
Bttn hdc a-full -co da
Bttn   hdc a-full -co daBttn   hdc a-full -co da
Bttn hdc a-full -co daCode Block
 
dung-cu-ban-dan_ho-trung-my_dcbd-ch02-dai-nang-luong-va_nong-do-hat-dan-o-can...
dung-cu-ban-dan_ho-trung-my_dcbd-ch02-dai-nang-luong-va_nong-do-hat-dan-o-can...dung-cu-ban-dan_ho-trung-my_dcbd-ch02-dai-nang-luong-va_nong-do-hat-dan-o-can...
dung-cu-ban-dan_ho-trung-my_dcbd-ch02-dai-nang-luong-va_nong-do-hat-dan-o-can...PhatHuynh49
 
Cơ sở kỹ thuật điện tử số - Đỗ Xuân Thụ
Cơ sở kỹ thuật điện tử số - Đỗ Xuân ThụCơ sở kỹ thuật điện tử số - Đỗ Xuân Thụ
Cơ sở kỹ thuật điện tử số - Đỗ Xuân ThụMan_Ebook
 
Hethongkienthuchoahoclop10chuongtrinhcobanvanangcaoluyenthidaihocvacaodang 14...
Hethongkienthuchoahoclop10chuongtrinhcobanvanangcaoluyenthidaihocvacaodang 14...Hethongkienthuchoahoclop10chuongtrinhcobanvanangcaoluyenthidaihocvacaodang 14...
Hethongkienthuchoahoclop10chuongtrinhcobanvanangcaoluyenthidaihocvacaodang 14...do yen
 
Bai tap cau tao nguyen tu va bang tuan hoan
Bai tap cau tao nguyen tu va bang tuan hoanBai tap cau tao nguyen tu va bang tuan hoan
Bai tap cau tao nguyen tu va bang tuan hoanNguyễn Hậu
 
Hóa 10- Đề cương HK I- 2023-2024.pdf
Hóa 10- Đề cương HK I- 2023-2024.pdfHóa 10- Đề cương HK I- 2023-2024.pdf
Hóa 10- Đề cương HK I- 2023-2024.pdfwhitegorse
 
Chuong 1-1920-CLC_P2.pptx
Chuong 1-1920-CLC_P2.pptxChuong 1-1920-CLC_P2.pptx
Chuong 1-1920-CLC_P2.pptxDanh Bich Do
 
Physics ii ch10
Physics ii ch10Physics ii ch10
Physics ii ch10Heo Con
 
bai giang an mon vat lieu c1 Vat lieu hoc.pdf
bai giang an mon vat lieu c1 Vat lieu hoc.pdfbai giang an mon vat lieu c1 Vat lieu hoc.pdf
bai giang an mon vat lieu c1 Vat lieu hoc.pdfnamhoang hung
 
Hóa học đại cương chương 11.pptx
Hóa học đại cương chương 11.pptxHóa học đại cương chương 11.pptx
Hóa học đại cương chương 11.pptxTrnHongAn2
 
Lecture on Classical Electrodynamics - Chapter 3 - Electrostatic field
Lecture on Classical Electrodynamics - Chapter 3 - Electrostatic fieldLecture on Classical Electrodynamics - Chapter 3 - Electrostatic field
Lecture on Classical Electrodynamics - Chapter 3 - Electrostatic fieldLê Đại-Nam
 
chapter2-1-Tinh-chat-ban-dan.pdf
chapter2-1-Tinh-chat-ban-dan.pdfchapter2-1-Tinh-chat-ban-dan.pdf
chapter2-1-Tinh-chat-ban-dan.pdfLINHTRANHOANG2
 

Similar to Chương 2. Mạng tinh thể.pptx (20)

chuong 1. BD -Thien.ppt
chuong 1. BD -Thien.pptchuong 1. BD -Thien.ppt
chuong 1. BD -Thien.ppt
 
CHUYÊN ĐỀ DẠY THÊM HÓA HỌC LỚP 10 NĂM 2024 - BÀI TẬP THEO DẠNG + BÀI TẬP 4 MỨ...
CHUYÊN ĐỀ DẠY THÊM HÓA HỌC LỚP 10 NĂM 2024 - BÀI TẬP THEO DẠNG + BÀI TẬP 4 MỨ...CHUYÊN ĐỀ DẠY THÊM HÓA HỌC LỚP 10 NĂM 2024 - BÀI TẬP THEO DẠNG + BÀI TẬP 4 MỨ...
CHUYÊN ĐỀ DẠY THÊM HÓA HỌC LỚP 10 NĂM 2024 - BÀI TẬP THEO DẠNG + BÀI TẬP 4 MỨ...
 
ly-thuyet-va-bai-tap-phan-tinh-the-ly-thuyet-va-bai-tap-phan-tinh-the.pdf
ly-thuyet-va-bai-tap-phan-tinh-the-ly-thuyet-va-bai-tap-phan-tinh-the.pdfly-thuyet-va-bai-tap-phan-tinh-the-ly-thuyet-va-bai-tap-phan-tinh-the.pdf
ly-thuyet-va-bai-tap-phan-tinh-the-ly-thuyet-va-bai-tap-phan-tinh-the.pdf
 
Bttn hdc a-full -co da
Bttn   hdc a-full -co daBttn   hdc a-full -co da
Bttn hdc a-full -co da
 
Bai tap hdc_a_phan_1_898
Bai tap hdc_a_phan_1_898Bai tap hdc_a_phan_1_898
Bai tap hdc_a_phan_1_898
 
dung-cu-ban-dan_ho-trung-my_dcbd-ch02-dai-nang-luong-va_nong-do-hat-dan-o-can...
dung-cu-ban-dan_ho-trung-my_dcbd-ch02-dai-nang-luong-va_nong-do-hat-dan-o-can...dung-cu-ban-dan_ho-trung-my_dcbd-ch02-dai-nang-luong-va_nong-do-hat-dan-o-can...
dung-cu-ban-dan_ho-trung-my_dcbd-ch02-dai-nang-luong-va_nong-do-hat-dan-o-can...
 
Slides de cuong hoa dai cuong 1
Slides de cuong hoa dai cuong 1Slides de cuong hoa dai cuong 1
Slides de cuong hoa dai cuong 1
 
Chuong 3 lkhh
Chuong 3 lkhhChuong 3 lkhh
Chuong 3 lkhh
 
Cơ sở kỹ thuật điện tử số - Đỗ Xuân Thụ
Cơ sở kỹ thuật điện tử số - Đỗ Xuân ThụCơ sở kỹ thuật điện tử số - Đỗ Xuân Thụ
Cơ sở kỹ thuật điện tử số - Đỗ Xuân Thụ
 
Hethongkienthuchoahoclop10chuongtrinhcobanvanangcaoluyenthidaihocvacaodang 14...
Hethongkienthuchoahoclop10chuongtrinhcobanvanangcaoluyenthidaihocvacaodang 14...Hethongkienthuchoahoclop10chuongtrinhcobanvanangcaoluyenthidaihocvacaodang 14...
Hethongkienthuchoahoclop10chuongtrinhcobanvanangcaoluyenthidaihocvacaodang 14...
 
Bai tap cau tao nguyen tu va bang tuan hoan
Bai tap cau tao nguyen tu va bang tuan hoanBai tap cau tao nguyen tu va bang tuan hoan
Bai tap cau tao nguyen tu va bang tuan hoan
 
Đề tài: Lý thuyết áp dụng cho những hợp chất Perovskite, HAY, 9đ
Đề tài: Lý thuyết áp dụng cho những hợp chất Perovskite, HAY, 9đĐề tài: Lý thuyết áp dụng cho những hợp chất Perovskite, HAY, 9đ
Đề tài: Lý thuyết áp dụng cho những hợp chất Perovskite, HAY, 9đ
 
Hóa 10- Đề cương HK I- 2023-2024.pdf
Hóa 10- Đề cương HK I- 2023-2024.pdfHóa 10- Đề cương HK I- 2023-2024.pdf
Hóa 10- Đề cương HK I- 2023-2024.pdf
 
Chuong 1-1920-CLC_P2.pptx
Chuong 1-1920-CLC_P2.pptxChuong 1-1920-CLC_P2.pptx
Chuong 1-1920-CLC_P2.pptx
 
Physics ii ch10
Physics ii ch10Physics ii ch10
Physics ii ch10
 
bai giang an mon vat lieu c1 Vat lieu hoc.pdf
bai giang an mon vat lieu c1 Vat lieu hoc.pdfbai giang an mon vat lieu c1 Vat lieu hoc.pdf
bai giang an mon vat lieu c1 Vat lieu hoc.pdf
 
Hóa học đại cương chương 11.pptx
Hóa học đại cương chương 11.pptxHóa học đại cương chương 11.pptx
Hóa học đại cương chương 11.pptx
 
Luận văn: Từ trường của vi cấu trúc từ với biến thiên từ trường lớn
Luận văn: Từ trường của vi cấu trúc từ với biến thiên từ trường lớnLuận văn: Từ trường của vi cấu trúc từ với biến thiên từ trường lớn
Luận văn: Từ trường của vi cấu trúc từ với biến thiên từ trường lớn
 
Lecture on Classical Electrodynamics - Chapter 3 - Electrostatic field
Lecture on Classical Electrodynamics - Chapter 3 - Electrostatic fieldLecture on Classical Electrodynamics - Chapter 3 - Electrostatic field
Lecture on Classical Electrodynamics - Chapter 3 - Electrostatic field
 
chapter2-1-Tinh-chat-ban-dan.pdf
chapter2-1-Tinh-chat-ban-dan.pdfchapter2-1-Tinh-chat-ban-dan.pdf
chapter2-1-Tinh-chat-ban-dan.pdf
 

Chương 2. Mạng tinh thể.pptx

  • 1. Vật Liệu Học và Xử Lý Bộ môn Thiết bị và Công nghệ Vật liệu Cơ khí Khoa Cơ khí - Đại học Bách khoa Môn học 4/28/2023 1
  • 2. Cấu tạo và liên kết nguyên tử 4/28/2023 2
  • 3. Mục tiêu 1. Hiểu biết về cấu trúc điện tử của nguyên tử. 2. Hiểu về bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học và các mối liên quan giữa vị trí trong bảng tuần hoàn đến cấu trúc điện tử. 3. Hiểu và phân biệt các loại liên kết khác nhau tồn tại trong phân tử. 4/28/2023 3
  • 4. Nội dung 1. Khái niệm cơ bản về liên kết nguyên tử 2. Các dạng liên kết nguyên tử trong chất rắn a) Liên kết đồng hóa trị b) Liên kết ion c) Liên kết kim loại d) Liên kết hỗn hợp e) Liên kết yếu (Val der Waals) 4/28/2023 4
  • 5. 1. Khái niệm cơ bản về liên kết nguyên tử Electron: tích điện: -e, me = 9,1094.10-31kg Proton: điện tích: e, mp = 1,6726.10-27kg Neutron: điện tích 0, mn = 1,6749.10-27kg Số hiệu nguyên tử Z = số electron = số proton Đơn vị khối lượng nguyên tử u = 1/12 mC12 Nguyên tử khối = khối lượng của 1 mol nguyên tử (1mol = 6,022.1023 nguyên tử) 4/28/2023 5
  • 6. 1. Khái niệm cơ bản về liên kết nguyên tử Mẫu nguyên tử Bohr 4/28/2023 6 e e e e e e e e e e e e N P P N N N P P P N N P P N N P N P N Hạt nhân electron Quỹ đạo electron
  • 7. Mẫu nguyên tử Bohr Electron mang điện tích âm quay xung quanh hạt nhân mang điện tích dương. Electron chiếm mức năng lượng từ thấp tới cao, trên các quỹ đạo cố định. Khi electron chuyển từ quỹ đạo có năng lượng cao hơn sang quỹ đạo có năng lượng thấp hơn thì nó phát ra một photon. 4/28/2023 7
  • 8. Mẫu nguyên tử Bohr Năng lượng của electron của nguyên tử Hydro 4/28/2023 8
  • 9. Mẫu nguyên tử Bohr Mô hình Bohr giải thích được các tính chất 1) Tính chất hóa học 2) Tính chất điện 3) Tính chất quang học 4) Tính chất nhiệt 4/28/2023 9
  • 10. Thuyết lượng tử Theo thuyết lượng tử: 1) Electron mang thuộc tính sóng hạt. + Điều này có nghĩa là vị trí của electron trên quỹ đạo được xác định bằng xác suất. + Mỗi quỹ đạo của electron mang một năng lượng rời rạc được xác định bằng số lượng tử. 4/28/2023 10 Số lượng tử chính n Phân lớp l ml là số lượng tử từ ms là số lượng tử spin K, L, M, N, O (1, 2, 3, 4…) s, p, d, f (0, 1, 2, 3, … n-1) 1, 3, 5, 7 (-l đến +l) -1/2 và + 1/2
  • 11. Thuyết lượng tử 1) Electron có năng lượng rời rạc. 2) Electron lần lược chiếm các mức năng lượng từ thấp đến cao. 4/28/2023 11
  • 12. Cấu hình electron Cấu hình electron hoàn chỉnh là cấu hình của các nguyên tố khí hiếm có cấu đầy đủ electron ở các lớp và phân lớp s và p. 4/28/2023 12
  • 13. Cấu hình electron 4/28/2023 13 5 • Tại sao? Lớp điện tử ngoài cùng (điện tử hóa trị) không được điền đầy đủ. • Hầu hết các nguyên tử: có cấu hình electron là không đầy đủ. Electron configuration 1s 1 1s 2 (stable) 1s 22s 1 1s 22s 2 1s 22s 22p 1 1s 22s 22p 2 ... 1s 22s 22p 6 (stable) 1s 22s 22p 63s 1 1s 22s 22p 63s 2 1s 22s 22p 63s 23p 1 ... 1s 22s 22p 63s 23p 6 (stable) ... 1s 22s 22p 63s 23p 63d 10 4s 246 (stable)
  • 14. Bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học 4/28/2023 14
  • 15. Độ âm điện của các nguyên tố 4/28/2023 15
  • 16. 2. Các dạng liên kết nguyên tử trong chất rắn a) Liên kết đồng hóa trị b) Liên kết ion c) Liên kết kim loại d) Liên kết hỗn hợp e) Liên kết yếu (Val der Waals) 4/28/2023 16
  • 17. Liên kết cộng hóa trị 4/28/2023 17 • Hình thức: chia sẻ electron dùng chung • Ví dụ: CH4 C: Có 4 e hóa trị, cần thêm 4 e nữa để đạt cấu hình ổn định H: có 1 e hóa trị, cần thêm 1 để đạt cấu hình ổn định Độ âm điện của hai nguyên tố gần nhau 2,1 và 2,5. . Electron dùng chung do hydro đóng góp . Electron dùng chung do cacbon đóng góp
  • 18. Ví dụ liên kết cộng hóa trị 4/28/2023 18 • Giữa các nguyên tố phi kim với nhau, H2, H2O, F2, Cl2 • Giữa kim loại và phi kim ví dụ GaAs • Nguyên tố nhóm 4A ví dụ kim cương C, Ge, Si • Hỗn hợp của các nguyên tố cột IVA ví dụ SiC He - Ne - Ar - Kr - Xe - Rn - F 4.0 Cl 3.0 Br 2.8 I 2.5 At 2.2 Li 1.0 Na 0.9 K 0.8 Rb 0.8 Cs 0.7 Fr 0.7 H 2.1 Be 1.5 Mg 1.2 Ca 1.0 Sr 1.0 Ba 0.9 Ra 0.9 Ti 1.5 Cr 1.6 Fe 1.8 Ni 1.8 Zn 1.8 As 2.0 SiC C(diamond) H2O C 2.5 H2 Cl2 F2 Si 1.8 Ga 1.6 GaAs Ge 1.8 O 2.0 column IVA Sn 1.8 Pb 1.8
  • 19. Liên kết ion 4/28/2023 19 • Xuất hiện giữa ion dương + và ion âm - • Hình thức: một nguyên tố sẽ cho e để thành ion +, và một nguyên tố nhận e để thành ion - • Yêu cầu: các nguyên tố có độ âm điện khác nhau lớn • Ví dụ: NaCl Na (kim loại) Không ổn định Cl (phi kim) Không ổn định electron + - Lực hút tĩnh điện Na (ion dương) ổn định Cl (ion âm) ổn định
  • 20. Ví dụ liên kết ion 4/28/2023 20 • Là loại liên kết chủ yếu trong vật liệu gốm (Ceramics) •Cách điện và cách nhiệt •Rất cứng và giòn
  • 21. Liên kết kim loại 4/28/2023 21 • Các ion ở nút mạng được liên kết với nhau thông qua mây e do các ion đóng góp (1, 2, hoặc 3 e từ mỗi nguyên tử). • Là loại liên kết chủ yếu của kim loại và hợp kim của chúng Electron tạo thành đám mây hay biển e •Dẫn điện và dẫn nhiệt tốt •Dẻo •Có ánh kim hay vẻ sáng
  • 22. Liên kết hỗn hợp 4/28/2023 22 -Trong vật chất liên hiếm có trường hợp chỉ có một loại liên kết thuần túy. - Trừ liên kết cộng hóa trị không cực ra, các trường hợp còn lại mang đặc tính của ít nhất là 2 loại liên kết. -Ví dụ NaCl có 52% liên kết ion và 48% liên kết cộng hóa trị.
  • 23. Liên kết yếu (Van der Waals) 4/28/2023 23 8 Phân cực điện tich Phân cực điện tích Lực hút hình thành do phân cực điện tích của hai hay nhiều vật thể
  • 24. Liên kết Van der Waals 4/28/2023 24 Phân cực điện Vật có khả năng phân cực điện Lực hút hình thành giữa một đối tượng phân cực điện và một đối tượng có khả năng phân cực
  • 25. Liên kết Van der Waals 4/28/2023 25 Có thể phân cực Có thể phân cực Hình thành giữa hai đối tượng có khả năng phân cực tương tác với nhau
  • 26. Các Kiểu Mạng Tinh Thể Thông Dụng 4/28/2023 26
  • 27. Mục tiêu 1. Nắm được cách sắp xếp của các nguyên tử trong các mạng tinh thể thông dụng. 2. Hiểu và tính toán đươc các thông số mạng của tinh thể. 4/28/2023 27
  • 28. Nội dung 1. Một số khái niệm cơ bản 2. Mạng lập phương tâm khối A2 3. Mạng lập phương tâm mặt A1 4. Mạng sáu phương xếp chặt A3 4/28/2023 28
  • 29. 1 Một số khái niệm cơ bản Quan niệm: các nguyên tử ion có dạng hình cầu, thì dù sắp xếp kiểu nào cũng không thể kín hoàn toàn. Mật độ xếp: mức độ dày đặc trong sắp xếp nguyên tử được đánh giá qua mật độ xếp. - Mật độ theo phương Ml = l/L - mật độ theo mặt Ms = s/S - và mật độ thể tích Mv = v/V Số phối trí (số sắp xếp): là số lượng nguyên tử cách đều gần nhất một nguyên tử đã cho. Lỗ hổng: là không gian trống giới hạn bởi hình khối nhiều mặt mà đỉnh của nó là tâm nguyên tử ion tại nút mạng. Kích thước lỗ hổng là kích thước một hình cầu lớn nhất có thể nằm lọt trong nó. 4/28/2023 29
  • 30. 2 Mạng lập phương tâm khối A2 (1) 4/28/2023 30
  • 31. 2 Mạng lập phương tâm khối A2 (2) 4/28/2023 31 Thông số mạng a Số ngtử tham gia trong ô cơ sở 1 8 1 2 8 n     Bán kính ngtử theo a 3 4 R a  Số xếp chặt: 8
  • 32. 2 Mạng lập phương tâm khối A2 (3) 4/28/2023 32 Mật độ nguyên tử 3 V a  Thể tích ô cơ sở Thể tích nguyên tử chiếm chỗ trong ô cơ sở 3 3 4 3 2 3 8 v R a      Mật độ thể tích: 3 3 3 3 8 0,68 8 ngtu v ocs a v M V a       Mật độ mặt chéo (110) 2 2 110 2 6 0,833 2 16 2 ngtu s s R M S a       
  • 33. 2 Mạng lập phương tâm khối A2 (4) 4/28/2023 33 Lỗ hổng 4 mặt Nằm giữa hai nguyên tử cạnh ô cơ sở và hai nguyên tử trung tâm của hai ô kế nhau, tâm nằm ở 1/4 đường nối tâm 2 cạnh đối diện Số lượng lỗ hổng Kích thước lỗ hổng bốn mặt: 1 4 6 12 2    5 3 4 lh R a   Tỷ lệ giữa đường kính lỗ hổng và đường kính nguyên tử 5 3 0,291 3 lh ngtu ngtu R R R   
  • 34. 2 Mạng lập phương tâm khối A2 (5) 4/28/2023 34 Lỗ hổng 8 mặt Nằm giữa 6 nguyên tử, có tâm nằm giữa mặt ô cơ sở, và giữa cạnh của ô cơ sở Số lượng lỗ hổng Kích thước lỗ hổng bốn mặt: 1 1 6 12 3 3 6 2 4       2 3 4 lh R a   Tỷ lệ giữa đường kính lỗ hổng và đường kính nguyên tử 2 3 0,1547 3 lh ngtu ngtu R R R   
  • 35. 3 Mạng lập phương tâm mặt A1 (1) 4/28/2023 35
  • 36. 3 Mạng lập phương tâm mặt A1 (2) 4/28/2023 36 Số nguyên tử tham gia trong ô cơ sở 1 1 8 6 4 8 2 n      Bán kính nguyên tử theo a 2 4 a R  Số xếp chặt 12, 4 ngtử trên đỉnh cạnh và 8 ngtử trên 8 mặt bên với khoảng cách là: 2 2 a
  • 37. 3 Mạng lập phương tâm mặt A1 (3) 4/28/2023 37 Mật độ nguyên tử 3 V a  Thể tích ô cơ sở Thể tích nguyên tử chiếm chỗ trong ô cơ sở 3 3 4 2 4 3 6 v R a      Mật độ thể tích: 3 3 3 2 8 0,74 6 ngtu v ocs a v M V a       Mật độ mặt bên (100) 2 2 110 2 0,785 4 ngtu s s R M S a       
  • 38. 3 Mạng lập phương tâm mặt A1 (4) 4/28/2023 38 Lỗ hổng 8 mặt Nằm giữa 6 nguyên tử, có tâm nằm giữa ô cơ sở, và giữa cạnh của ô cơ sở Số lượng lỗ hổng Kích thước lỗ hổng bốn mặt: 1 1 12 1 3 4 4      2 2 4 lh R a   Tỷ lệ giữa đường kính lỗ hổng và đường kính nguyên tử 2 2 0,414 2 lh ngtu ngtu R R R   
  • 39. 3 Mạng lập phương tâm mặt A1 (5) 4/28/2023 39 Lỗ hổng 4 mặt Nằm giữa hai nguyên tử cạnh ô cơ sở và hai nguyên tử trung của hai mặt kế cạnh đó, tâm nằm ở 1/4 đường chéo khối nối từ đỉnh. Số lượng lỗ hổng Kích thước lỗ hổng bốn mặt: 2 4 8   0,07946 lh R a  Tỷ lệ giữa đường kính lỗ hổng và đường kính nguyên tử 0,07946 0,225 0,3536 lh ngtu ngtu R R R  
  • 40. 4 Mạng sáu phương xếp chặt A3 (1) 4/28/2023 40
  • 41. 4 Mạng sáu phương xếp chặt A3 (2)` 4/28/2023 41 Số nguyên tử tham gia trong ô cơ sở 1 1 3 2 12 3 1 2 6 2 6 n          Bán kính nguyên tử 2 4 2 a a R   Số xếp chặt 12 nếu xếp chặt, 6 + 6 nếu không xếp chặt Mật độ: trong trường hợp xếp chặt 8 1,633 3 c a a   Mật độ thể tích 3 3 ocs 2 0,74 6 3 2 ngtu v v a M V a       Mật độ mặt xếp chặt nhất 2 2 ocs 3 4 0,907 3 3 2 ngtu s a s M S a    
  • 42. Sai lệch mạng tinh thể 4/28/2023 42
  • 43. Mục tiêu 4/28/2023 43 • Có bao nhiêu dạng khuyết tật tồn tại trong mạng tinh thể • Có thể điều khiển được số lượng và loại khuyết tật? • Ảnh hưởng của khuyết tật đến tính chất của vật liệu như thế nào? • Chúng ta có muốn có khuyết tật trong vật liệu không?
  • 44. Các dạng khuyết tật trong mạng tinh thể 4/28/2023 44 • Nút trống • Nguyên tử xen kẽ • Nguyên tử tạp chất • Lệch biên • Lệch xoắn • Biên giới hạt và siêu hạt • Bề mặt tinh thể Khuyết tật điểm Khuyết tật đường Khuyết tật mặt
  • 45. Khuyết tật điểm 4/28/2023 45 • Nút trống: -Vị trị nguyên tử trống trong mạng tinh thể. • Nguyên tử tự xen kẽ: Nguyên tử nhảy ra khỏi vị trí của mình và chèn vào khoảng trống giữa các nguyên tử còn lại.
  • 46. Có vật nào có mạng tinh thể hoàn toàn lý tưởng không? 4/28/2023 46
  • 47. Không, vật thể vĩ mô không bao giờ có mạng tinh thể lý tưởng, tại sao? 4/28/2023 47
  • 48. Năng lượng tự do F = U - T S Năng lượng tự do Nội năng Nhiệt độ Entropy
  • 49. Dung dịch rắn • Tỷ số đường kính nguyên tử • Cấu trúc mạng tinh thể • Độ âm điện • Số electron hóa trị Ví dụ Cu và Ni hòa tan hoàn toàn vào nhau 1.28 vs 1.25 Angstroms, cả hai có mạng FCC, độ âm điện tương ứng 1.9 vs. 1.8 (Max 10%)
  • 50. How many point defects are there? There are always some. Thermodynamics demands it (entropy). Boltzman Factor: determines the probability that a process or event will happen given the energy cost of the event and the temperature ) / ( kT E defect vac e P   E0 P for ball escaping the energy well ? k is Boltzman’s constant k=1.38*10-23 J/mol =8.62*10-5 ev/mol kT at room temperature 0.025 eV 4*10-21 J
  • 51. 4 • Equilibrium concentration varies with temperature! EQUIL. CONCENTRATION: POINT DEFECTS Boltzmann's constant (1.38 x 10 -23 J/atom K) (8.62 x 10-5 eV/atom K)   ND N  exp QD kT       No. of defects No. of potential defect sites. Activation energy Temperature Each lattice site is a potential vacancy site
  • 52. 5 • We can get Q from an experiment. • Measure this... • Replot it... 1/T N ND ln 1 -QD/k slope MEASURING ACTIVATION ENERGY
  • 53. 6 • Find the equil. # of vacancies in 1m of Cu at 1000C. • Given: 3 • Answer: ESTIMATING VACANCY CONC. 8.62 x 10 -5 eV/atom-K 0.9eV/atom 1273K   ND N  exp QD kT       For 1m 3, N = NA ACu r x x 1m3 = 8.0 x 1028 sites = 2.7 · 10-4
  • 54. Boltzmann Factor and Vacancies 1000° C Evac= 0.9 eV, Cu 63.9 g/mol , 8.4 g/cc Pdefect=exp(-0.9 eV/kT) kT= (8.62*10-5)(1000+273)=0.110 eV Pdefect=0.000274 (Pdefect at room temperature its 7*10-16) Nv,(1000 C)= N * Pdefect = 8 * 1028 * 2.7*10-4 = 2.2 * 1025 Nv,(293 C)= N * Pdefect = 8 * 1028 * 7*10-16 = 5.6 * 1012 Defect Concentration very strongly dependent on temperature !!!
  • 55. 7 • Low energy electron microscope view of a (110) surface of NiAl. • Increasing T causes surface island of atoms to grow. • Why? The equil. vacancy conc. increases via atom motion from the crystal to the surface, where they join the island. Reprinted with permission from Nature (K.F. McCarty, J.A. Nobel, and N.C. Bartelt, "Vacancies in Solids and the Stability of Surface Morphology", Nature, Vol. 412, pp. 622-625 (2001). Image is 5.75 mm by 5.75 mm.) Copyright (2001) Macmillan Publishers, Ltd. OBSERVING EQUIL. VACANCY CONC.
  • 56. 8 Hai dạng tạo thành nếu nguyên tử hòa tan (B) được cho vào nguyên từ nên (A): • Dung dịch rắn của B trong A (Khuyết tật phân bố ngẫu nhiên) • Dung dịch rắn của B trong A thêm một hạt pha mới (thường xảy ra khi cho một lượng lớn B) Hoặc Hợp kim thay thế (e.g., Cu in Ni) Hợp kim xen kẻ (e.g., C in Fe) Các hạt của pha thứ hai --Khác thành phần hóa học --thông thường có cấu trúc khác nhau. Khuyết tật điểm trong hợp kim
  • 57. 9 • Low energy electron microscope view of a (111) surface of Cu. • Sn islands move along the surface and "alloy" the Cu with Sn atoms, to make "bronze". • The islands continually move into "unalloyed" regions and leave tiny bronze particles in their wake. • Eventually, the islands disappear. "Alloying at Surfaces by the Migration of Reactive Two-Dimensional Islands", Science, Vol. 290, No. 5496, pp. 1561-64 (2000). Field of view is 1.5 mm and the temperature is 290K. ALLOYING A SURFACE Bronze first made 3500 BC In 2003 we are still learning about it …
  • 58. 11 • là loại khuyết tật đường, • Được hình thành bằng cách chèn nữa mặt phẳng nguyên tử, • Lệch biên là nguyên nhân của biến dạng dẻo. Lệch biên: Lệch đường
  • 60. Độ bền lý thuyết của tinh thể
  • 61. Lệch biên làm quá trình trượt của tinh thể dễ dàng hơn
  • 62. 11 • Là loại lệch đường, • Được hình thành khi trượt một nửa mặt phẳng nguyên tử trên mặt trượt , • Là cơ chế chủ yếu của biến dạng dẻo. Lệch biên: Mô hình trượt của kẽm (HCP): • Trước biến dạng • Sau khi biến dạng Đường trượt Sai lệch đường
  • 63. 13 • Sự di chuyển của lệch đòi hỏi phải di chuyển nữa mặt nguyên tử từ vị trí liên kết này sang vị trí khác. • Liên kết của mặt nguyên tử bị phá vỡ và tái tạo lại ở vị trí kế tiếp. Phá vỡ và tái tạo liên kết
  • 64. 14 • Cấu trúc: liên quan mặt và đường xếp chặt. • So sánh giữa các kiểu mạng: FCC: Có nhiều mặt và hướng xếp chặt; HCP: duy nhất 1 mặt, 3 hướng; BCC: không Mg (HCP) Al (FCC) Hướng kéo • Kết quả sau khi kéo đứt Hai mặt xếp chặt. Lệch & cấu trúc tinh thể Mặt xếp chặt (mặt đáy) Mặt xếp chặt (mặt trên) Hướng xếp chặt
  • 65. 15 Biên giới hạt: • là vùng biên giữa các các tinh thể. • Được hình thành trong quá trình kết tinh. • Phương tinh thể định hướng lộn xộn khác với phương mạng của các hạt tinh thể xung quanh. • Ngăn cản sự chuyển động của lệch. Mô hình mặt phẳng Adapted from Fig. 4.7, Callister 6e. ~ 8cm Mẫu kim loại Sai lệch mặt: Biên giới hạt Biên giới hạt Hướng truyền nhiệt
  • 67. Biên giới hạt Siêu hạt Biên giới song tinh
  • 68. 16 • Sử dụng đến độ phóng đại 2000 • Bề mặt phải được đánh bóng phẳng sạch (ví dụ vết xước) • Tẩm thực để thay đổi độ tương phản, tùy thuộc vào định hướng của hạt. Tổ chức tế vi của Brong (Cu and Zn) Adapted from Fig. 4.11(b) and (c), Callister 6e. (Fig. 4.11(c) is courtesy of J.E. Burke, General Electric Co. 0.75mm QUAN SÁT BẰNG KÍNH HIỂN VI QUANG HỌC(1)
  • 69. 17 Biên giới hạt... • Không phản xạ ánh sáng, • Nhạy cảm, dễ ăn mòn lúc tẩm thực • Có dạng đường tối, là nơi thay đổi hướng của mạng tinh thể. Adapted from Fig. 4.12(a) and (b), Callister 6e. (Fig. 4.12(b) is courtesy of L.C. Smith and C. Brady, the National Bureau of Standards, Washington, DC [now the National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg, MD].) QUAN SÁT BẰNG KÍNH HIỂN VI QUANG HỌC(2) Fe-Cr alloy microscope Biên giới hạt Bề mặt bị ăn mòn Bề mặt đã được đánh bóng
  • 70. STM Kính hiển vi quét đường hầm Silicon 7x7 reconstruction
  • 71. 18 • Sai lệch điểm, đường, và mặt tồn tại trong tinh thể. • Số lượng và loại khuyết tật có thể biến đổi và có thể điều khiển, ví dụ (T ảnh hưởng đến lỗ trống) • Khuyết tật ảnh hưởng đến thuộc tính của vật liệu(ví dụ biên giới hạt ảnh hưởng đến sự trượt). • Sai lệch có thể mong muốn hoặc không mong muốn (Ví dụ lệch biên có thể có ích hoặc không nếu ta mong muốn biến dạng dẻo hay không.) TÓM TẮT
  • 72. Đơn tinh thể và đa tinh thể 1. Đơn tinh thể: - Nếu chất rắn tinh thể chỉ là một khối mạng đồng nhất. - Tính chất của đơn tinh thể là dị hướng. 2. Đa tinh thể: a) Hạt: - Trong thực tế thường gặp vật liệu đa tinh thể. Được cấu tạo nên từ các hạt đơn tinh thể. - Mỗi hạt là một tinh thể đồng nhất, trong hạt có tính dị hướng. - Các hạt định hướng khác nhau nên vật liệu đa tinh thể có tính đẳng hướng giả. - Biên hạt có cấu trúc không trật tự. 4/28/2023 72
  • 73. Đơn tinh thể và đa tinh thể 4/28/2023 73
  • 74. Đơn tinh thể và đa tinh thể b) Độ hạt: dùng để đánh giá độ lớn của hạt. Theo tiêu chuẩn ASTM chia làm 16 đánh số từ 00, 0, 1, .., 14 Gọi Z là số hạt có trong một hình vuông có diện tích 1’’ vuông khi quan sát với độ phóng đại 100. N là cấp hạt ta có quan hệ Z = 2N-1 c) Siêu hạt : Trong mỗi hạt có nhiều hạt lệch nhau một góc rất nhỏ, các hạt nhỏ này gọi là siêu hạt 3. Textua -Vật liệu đa tinh thể nhưng có phương mạng định hướng theo một phương nhất định, xuất hiện khi biến dạng dẻo. - Có tính dị hướng. 4/28/2023 74