Hóa lý silicat i tổng hợp kiến thức

Nguyễn Thị Hồng Nhung 1 Hoá lý Silicat I – CH4209 HOÁ LÝ SILICAT I S T T Chủ đề + Giải đáp câu hỏi trắc nghiệm Vấn đề cốt lõi của chủ đề Ví dụ minh họa Chương 1 Khái quát về hóa học tinh thể và cấu trúc vật liệu 0 1 N h iễ u x ạ t ia X Đặc điểm để tinh thể lý tưởng có giản đồ nhiễu xạ tia X là dạng vạch?  Tính chất hình học hoàn chỉnh  Các nút mạng thay đổi có quy tắc  Khuyết tật trong tinh thể lý tưởng bù trừ nhau  Các điểm nút hoàn toàn đối xứng Giải thích Tinh thể lý tưởng không có khuyết.

HOÁ LÝ SILICAT I

S

T

T

Chủ đề + Giải đáp câu hỏi trắc

Chương 1: Khái quát về hóa học tinh thể và cấu trúc vật liệu

Đặc điểm để tinh thể lý tưởng có

giản đồ nhiễu xạ tia X là dạng vạch?

 Tính chất hình học hoàn chỉnh

 Các nút mạng thay đổi có quy tắc

 Khuyết tật trong tinh thể lý tưởng

- Do tính tuần hoàn của cấu trúc tinh thể tạo nên các cực đại và cực tiểu nhiễu xạ

- Tại các vị trí trong tinh thể: các đỉnh giao thoa của tia X được đặc trưng bởi sự phân bố các nguyên tử trong tinh thể -> mô hình nhiễu xạ tia X là duy nhất với mỗi cách sắp xếp nguyên tử trong vật liệu

- Nhiễu xạ với mặt phẳng tinh thể gần hơn thì vạch nhiễu xạ cao hơn tức đạt cực đại nhiễu xạ

- Thời gian nhiễu xạ ở 1 góc nhất định càng lâu thì cường độ (số tín hiệu) nhiễu xạ càng lớn

- Giản đồ nhiễu xạ tia X của:

+Tinh thể lý tưởng: dạng vạch +Tinh thể thực: dạng đường cong cực đại (Do khuyết tật của tinh thể)

- Nhiễu xạ là hiện tượng quan sát được khi sóng lan truyền qua khe nhỏ hoặc mép vật cản, trong đó sóng bị lệch hướng lan truyền, lan toả về mọi phía từ vị trí vật cản, và tự giao thoa với các sóng khác lan ra từ vật cản

- Tia X là một dạng của sóng điện từ, khả năng xuyên thấu lớn, gây ra hiện tượng phát quang ở một số chất

- Chiếu lên tinh thể một chùm tia X (tia Rơnghen), mỗi nút mạng trở thành tâm nhiễu xạ và mạng tinh thể đóng vai trò như cách tử nhiễu xạ

Máy nhiễu xạ tia

X dùng để phân tích cấu trúc tinh thể (tham số mạng tinh thể), ứng dụng trong phân tích các mẫu chất, nghiên cứu vật liệu

Liên kết trong hầu hết vật liệu

Ceramic là liên kết hỗn hợp ion –

 Cation cùng kích thước và điện

tích, nguyên tố chuyển tiếp có đặc

tính CHT lớn hơn kiềm và kiềm thổ

 Nguyên tố chuyển tiếp luôn có

đặc tính CHT lớn hơn kiềm và kiềm

thổ

Giải thích:

- Tỉ lệ r+/r- nhỏ -> phần liên kết ion

nhỏ -> phần CHT lớn

- Điện tích cation lớn -> Liên kết ion

- Đặc tính CHT trong cation của

nguyên tố chuyển tiếp lớn hơn kiềm

và kiềm thổ (đk: cation cùng kích

thước và điện tích)

- Tinh thể chuyển tiếp là dạng chủ yếu của vật liệu ceramic, liên kết trong hầu hết chúng là liên kết ion – CHT

+ Phần liên kết ion dễ bị hòa tan, dễ

bị biến đổi + Phần liên kết CHT độ bền cơ học cao, khó bị biến đổi

-Quy tắc Fajan sử dụng để dự báo xem liên kết hóa học là liên kết CHT hay là liên kết ion, nó phụ thuộc vào điện tích của cation và kích thước tương đối của cation và anion:

+ Là liên kết ion nếu: Điện tích dương thấp hoặc cation lớn hoặc anion nhỏ (Ví dụ: Chloride natri NaCl)

+ Là liên kết CHT thì ngược lại (Ví dụ: SiO4)

Ví dụ Trong các loại đất sét:

+ Phần ion là phần của phân lớp bát diện (các ion Mg,

Al, Fe bị bọc bởi các anion O2-, OH-, F-

+ Phần cộng hóa trị là phần phân lớp tứ diện [SiO4]

- Chloride natri NaCl (với điện tích dương thấp (+1), với cation tương đối lớn và anion nhỏ) là liên kết ion

- Iodide nhôm AlI3 (với điện tích dương cao (+3) và anion lớn)

Để có sự biến đổi thù hình xảy ra thì

yếu tố nào làm thay đổi những đặc

- Ví dụ (dựa vào lý thuyết đã nêu)

T tăng -> bán kính ion tăng -> r+/r-

thay đổi (giả thiết r+/r- tăng) -> SPT

-> Tính chất hóa lý thay đổi

- Tứ diện [SiO4] không thay đổi, chỉ thay đổi góc giữa 2 tứ diện với nhau tức góc Si-O-Si

VD1- Ban đầu có hệ rắn ổn định -> Tăng dần nhiệt độ thì xảy ra biến dạng dẻo từ dạng

A sang B -> Tăng nhiệt độ thêm thì nóng chảy -> Và khi làm lạnh thì quá trình xảy

ra hoàn toàn ngược lại VD2- Sự khác nhau

về cấu trúc của tinh thể, chẳng hạn kim cương và than chì (graphit) là hai dạng thù hình của nguyên

tố cacbon Ở áp suất bình thường carbon có dạng của graphit, ở áp suất cực kỳ cao các nguyên tử carbon tạo thành thù hình gọi là

-Do mặt phẳng đi qua gốc tọa độ hệ,

khi nghịch đảo giao điểm thì được

chỉ số Miller không xác định

-Nhưng vị trí gốc tọa độ của hệ được

chọn tùy ý

=> Tịnh tiến gốc tọa độ đến một

điểm mạng tương đương khác

(Tránh được phải dùng dấu ∞ do mp

cắt tạo gốc tọa độ, khi nghịch đảo sẽ

thu được giá trị là “∞” trong tập hợp

chỉ số Miller)

- Lùi về sau sẽ được giá trị âm nên

thay dấu trừ bằng ký hiệu dấu ngang

trên đầu

- Trong tinh thể có vô số mặt phẳng

- Các mặt phẳng song song nhau chia thành các bộ khác nhau trong

đó các mặt phẳng liền kề cách đều nhau

=> Chỉ số Miller (h,k,l) được đưa ra

để theo dõi các bộ mặt phẳng đó, tính toán được cấu trúc và nhiễu hạt

- Nó thể hiện vị trí tương đối của mặt mạng đối với các trục tinh thể

- Họ mặt có chỉ số Miller càng nhỏ thì khoảng cách giữa hai mặt kế nhau càng lớn và mật độ các nút mạng cũng càng lớn

Dựa vào số thông

số của chỉ số Miller có thể nhận

ra được tinh thể lục phương + Chỉ số Miller có

4 thông số thì là các tinh thể thuộc

hệ lục phương + Các hệ khác thì chỉ số Miller chỉ

có 3 thông số

ể Đáp án nào dưới đây chỉ đúng nhất

về khuyết tật điểm nội tại?

- Khuyết tật Schottky (1 nút khuyết

anion và 1 nút khuyết cation)

- Khuyết tật Frenkel (1 nút khuyết

cation và 1 nút xen kẽ cation)

Đáp án 2 và 4 giống nhau => Lỗi

+ Khuyết tật cấu trúc (Khuyết tật điểm; Đường; Mặt; Khối) Do khuyết nguyên tử hoặc xen kẽ nguyên tử, do lỗi sắp xếp

- Khuyết tật vừa có lợi vừa có hại:

+ Lợi: khuyết tật nhiều -> dễ nghiền mịn, đập nhỏ -> phản ứng rắn-rắn dễ dàng hơn

+ Hại: Vật liệu có nhiều khuyết tật

-> ảnh hưởng tính chất vật liệu (Kim cương không sáng, không bóng)

- Các vị trí khuyết tật có năng lượng

dự trữ lớn, khả năng phản ứng cao, tính chất lý hóa thay đổi => Các chất khuếch tán dễ khuếch tán vào trong vật chất

-Đối với chất khuếch tán nếu bề mặt không có khuyết tật thì cấu trúc có thể gọi là hoàn thiện, phân

tử của chất bị khuếch tán khó có thể khuếch tán lên

bề mặt

- Nhưng, nếu có khuyết tật (ví dụ khuyết tật Shottky) -> bề mặt thoáng hơn

-> phân tử dễ khuếch tán vào hơn

 Biên giới có tác dụng cản trở quá

trình trượt khi biến dạng

 Khi chuyển biến pha, biên giới là

nơi dễ sinh ra tâm mầm nhất

 Có khả năng khuếch tán cao với

tốc độ nhanh hơn so với vùng bên

trong

 Khả năng khuếch tán với tốc độ

chậm hơn so với vùng bên trong

Giải thích:

- Biên giới hạt gồm các hạt khác

nhau tiếp xúc, sắp xếp hỗn độn với

nhau (-> Do có nhiều loại hạt nên

khả năng sinh mầm có xác suất cao

-Biên giới hạt là vùng mà 2 hạt rắn (hoặc tinh thể) trong khối vật liệu đa tinh thể tiếp xúc với nhau

- Đặc điểm:

+ Hai pha hoàn toàn khác nhau hoặc cấu trúc giống nhau nhưng hướng của tinh thể (chỉ số Miller) khác nhau

+ Tại đó, các phần tử sắp xếp không trật tự

+ Biên giới hạt có khả năng hòa tan nhiều nguyên tử tạp chất -> Kim loại càng chứa nhiều tạp chất thì biên giới hạt càng dày

-Hầu hết các ranh giới hạt là các vị trí ưa thích cho sự khởi đầu của sự

Ví dụ đối với phản ứng rắn – rắn của CaO và Al2O3 thì nơi tiếp xúc của chúng hay là nơi phản ứng đầu tiên ban đầu chính là biên giới hạt, sau

đó phản ứng xảy

ra, biên giới hạt lại thay đổi (tăng lên

về số lượng cũng như thành phần hạt tại đó)

Điều kiện tạo dung dịch rắn lẫn?

 Có phần tử lạ xâm nhập vào cấu

trúc tại vị trí xen kẽ cố định

 Thành phần không tỷ lượng, thiếu

cation hoặc anion

 Có phần tử lạ xâm nhập vào cấu

trúc tại vị trí xen kẽ bất kỳ với bán

kính nhỏ hơn nguyên tử gốc, tạo

thành bề mặt phân chia pha

 Có phần tử lạ xâm nhập vào cấu

trúc tại vị trí xen kẽ bất kỳ với bán

kính nhỏ hơn nguyên tử gốc, không

tạo thành bề mặt phân chia pha

bề mặt phân chia pha

- Nhiệt độ khác nhau thì mức độ hòa tan khác nhau

+ Ở nhiệt độ cao thì cấu tử hòa tan

vô hạn vào nhau -> Rắn liên tục + Nhiệt độ thấp, hòa tan hạn chế ->

Rắn hạn chế + Lạnh, có thể tách pha ở một số dung dịch do vượt quá độ hòa tan

- Có 3 loại dung dịch rắn:

+ Rắn lẫn: Có phần tử lạ xâm nhập vào cấu trúc tại vị trí xen kẽ bất kỳ với bán kính nhỏ hơn nguyên tử gốc, không tạo thành bề mặt phân chia pha

+ Rắn thay thế: Phân tử lạ xâm nhập cấu trúc, thay thế vị trí nút mạng (lượng nhỏ -> tạp chất đồng hành;

lượng lớn -> Tinh thể hỗn tạp) + Rắn khuyết: Thành phần không tỷ lượng, thiếu cation hoặc anion

Thấm cacbon/nitơ vào thép

• Thấm cacbon giúp tăng độ cứng

và khả năng chịu mài mòn của thép

• Kim loại không

bị mất các tính chất đặc trưng như ánh kim, độ dẫn điện,… song

Điều gì đúng về sự thay thế Si trong

tứ diện với cấu trúc silicat dạng đảo?

Do đặc điểm của Silicat dạng đảo

- Đơn vị cấu trúc cơ bản là SiO4 , bao quanh SiO4 là các cation kim loại ngoại Các cation kim loại đóng vai trò như 1 cầu nối liên kết các dạng đảo với nhau

- Đặc điểm:

+ Các nguyên tử Oxi không dùng chung với các tứ diện bên cạnh + Các tứ diện liên kết nhau qua các cation kim loại

+ Thường các cation kim loại kích thước vừa, nhỏ; Không gặp các cation kích thước lớn

+ Silic trong tứ diện [SiO4] không được thay thế bằng Al hay các cation khác

Trong Fosterite

Mg2[SiO4] - thành phần sản xuất gạch chịu lửa, khối tứ diện [SiO4] được sắp xếp làm 2 hướng ngược nhau, liên kết với nhau thông qua các nguyên tử

Mg hoặc có thể là

Fe

 Các ion ở phân lớp bát diện được

trung hòa hoàn toàn bởi các phân

lớp khác

 Các lớp được liên kết với nhau

bằng lực Van der Waals

F-

- Si có thể được thay thế bằng Al hoặc Mg

Thành phần mỗi tấm:

+ Kaolinit: 1 phân lớp bát diện và 1 phân lớp tứ diện Giữa các tấm liên kết nhau bằng liên kết Hidro

+ Khoáng Vermiculit, Montmonrilonit, Talc: 1 bát diện kẹp giữa 2 tứ diện Giữa các tấm là các phân tử nước (Montmonrilonit) hoặc các nguyên

Zeolite được sử dụng rộng rãi trong

công nghệ hóa học nhờ khả năng

- Silicat dạng khung gồm:

+ Tất cả các dạng hình thù của SiO2 + Tất cả các loại tràng thạch

+ Zeolite

Zeolit có cấu trúc

là các đơn vị bát diện lập phương với các đỉnh là Al,

Si và ở giữa là các cạnh Oxi.-> Tạo thành các lưới lỗ liên tục phân bố đều đặn, không gian lỗ có thể lấp đầy nước, khi mất nước thì cấu trúc vẫn không biến dạng

Chương 3: Silicat ở trạng thái nóng chảy

diện [SiO4] không chung đỉnh do

nhiều Oxy tức tỷ lệ O/Si lớn

 Phức Silicoxy không phức tạp có

các tứ diện [SiO4] chung đỉnh do ít

Oxy tức tỷ lệ O/Si nhỏ

 Phức Silicoxy không phức tạp có

các tứ diện [SiO4] không chung đỉnh

do nhiều Oxy tức tỷ lệ O/Si lớn

- Phức silicoxy đơn giản (các tứ diện [SiO4] không cần chung đỉnh)  Nhiều Oxy -> Tỷ lệ O/Si lớn

- Phức silicoxy phức tạp (các tứ diện [SiO4] cần chung đỉnh)  Ít Oxy ->

Tỷ lệ O/Si nhỏ

- Khi O/Si không đổi thì mức độ tạo phức phụ thuộc vào năng lượng của

1 đơn vị liên kết Me-O

Cơ chế đứt gãy của phức silicoxy:

SiO2 chuyển vào hỗn hợp nóng chảy ở dạng

nhóm silicoxy bền vững đặc trưng bởi số

lượng trùng hợp polime khác nhau Những nhóm silicoxy đó bao xung quang bởi các ion Na+, K+, Ca2+, Fe2+ và hướng tới

lựa chọn những ion liên kết cộng hóa trị

của oxy và tạo nên với số phối trí kép (số phối trí hình đa diện) Dưới tác dụng của

những lực ion mà mạng polime -Si-O-Si-

dần dần bị đứt và trong hỗn hợp nóng chảy

xuất hiện những mạng xích yếu hơn dạng

-Si-O-Me-

Na2O (tnc = 800oC – tnc thấp) -> Cung cấp ion Na -> Có khả năng tấn công vào silicat dạng khung -> cắt đứt các liên kết -> cung cấp O cho mạng lưới silicat -

> Tăng tỉ lệ O/Si

-> Ít tứ diện SiO4 chung đỉnh -> linh hoạt hơn -> liên kết các phân tử tốt hơn

- Natri oxide thường được thêm

vào qua sôđa

 Thêm oxit kiềm vào silicat nóng

chảy thì độ nhớt giảm đi nhiều so

với them oxit kiềm thổ

 Dịch chuyển O2- từ liên kết với

Mex+ sang liên kết với Si4+, tạo phức

đơn giản

 Dịch chuyển O2- từ liên kết với

Si4+ sang liên kết với Mex+, tạo phức

phức tạp

 Xuất hiện nhóm MeOx kết hợp

với oxit silic tách ra thành pha lỏng

riêng

Giải thích:

Mức độ tạo phức của chất lỏng nóng

chảy silicat phụ thuộc vào năng

lượng liên kết của Me-O

-Mức độ tạo phức của chất lỏng nóng chảy silicat phụ thuộc vào năng lượng liên kết của Me-O:

+ E lớn -> dịch chuyển O2- từ liên kết với Si4+ sang liên kết với Mex+ -

> Oxy tại các tứ diện giảm -> các tứ diện buộc phải chung đỉnh -> Phức phức tạp

+ E nhỏ -> dịch chuyển O2- từ liên kết với Mex+ sang liên kết với Si4+ -

> Oxy tại các tứ diện tăng -> các tứ diện không phải chung đỉnh -> Phức đơn giản

- Nếu ER+ > ER2+ -> khi thêm oxit kiềm vào silicat nóng chảy thì độ nhớt giảm đi nhiều hơn so với thêm oxit kiềm thổ

Đặc điểm của chất lỏng quá lạnh?

 Giữ nguyên được cấu trúc chất

lỏng ở nhiệt độ cao

 Có năng lượng tự do lớn hơn

năng lượng tự do của chất đó ở trạng

thái tinh thể

 Có năng lượng tự do nhỏ hơn

năng lượng tự do của chất đó ở trạng

thái tinh thể

 Hạ nhiệt độ kết tinh nhưng vẫn

chưa kết tinh

Giải thích:

Đặc điểm của chất lỏng quá lạnh

- Khi làm lạnh nhanh nhưng chất lỏng vẫn chưa kết tinh, đến nhiệt độ nào đó thì đạt trạng thái dẻo, chất lỏng ở khoảng nhiệt độ từ giữa tkết tinh đến thời điểm bắt đầu hóa dẻo được gọi là chất lỏng quá lạnh

-> Ngắn gọn: Hạ đến nhiệt độ kết tinh rồi nhưng chất lỏng vẫn chưa kết tinh

- Chất lỏng quá lạnh chỉ xảy ra ở một số hệ

- Silicat nóng chảy ở trạng thái quá lạnh là giả bền: năng lượng tự do >

năng lượng tự do của cùng chất đó ở trạng thái tinh thể

Thủy tinh có thể được coi là chất lỏng quá lạnh, vẫn còn giữ được cấu trúc chất lỏng ở nhiệt độ cao

 Khả năng len lỏi vào các khe, lấp

đầy chỗ trống trong vật liệu

 Quá trình chuyển hóa lỏng, rắn

 Mức độ biến dạng sản phẩm sau

khi nung

 Khả năng thấm ướt các pha rắn

giúp tiếp xúc tốt hơn, phản ứng tốt

hơn

Giải thích:

Đặc điểm của độ nhớt

- Độ nhớt là đại lượng đặc trưng cho

ma sát nội của dòng chảy

- Được xác định bằng lực ma sát giữa 2 lớp chất lỏng song song trượt lên nhau

- Các yếu tố ảnh hưởng đến độ nhớt:

+ Nhiệt độ: Khi to↑ -> dao động các phần tử ↑ -> các lớp kế tiếp liền nhau có Fms↓ -> Độ nhớt↓

Tuy nhiên, khi bắt đầu ↑to thì độ nhớt ↓ nhanh -> chậm dần + Thành phần hóa học (chưa có quy luật tổng quát) - một số quy luật quan sát được:

o Hoặc có thể nói: tạo phức phức tạp -> độ nhớt tăng;

phức đơn giản -> độ nhớt giảm

+ Khi đưa thêm oxi kiềm hay kiềm thổ, năng lượng liên kết giữa kim loại với O nhỏ ->

O2- dịch chuyển sang Si4+ -> phức đơn giản đi -> ma sát giữa chúng ko còn cao như trước -> độ nhớt ↓ + Nhưng khi thêm oxit kim loại kiềm thổ và nhôm vào thì lại tạo thành các phức alumosilicoxy phức tạp -> ma sát giữa chất lỏng với nhau↑ -> độ nhớt↑

Đặc điểm của sức căng bề mặt trong

công nghệ sản xuất thủy tinh?

 Khả năng thấm ướt các pha rắn

giúp tiếp xúc tốt hơn, phản ứng tốt

hơn

 Khả năng khử hết ứng suất

 Là nguyên nhân làm cho mép các

tấm thủy tinh bị cộm

 Có tác dụng lớn trong việc tạo

hình thủy tinh có những sắc thái độc

đáo

Giải thích:

Đặc điểm của sức căng bề mặt

- Sức căng bề mặt là đại lượng đặc trưng cho xu hướng bề mặt chất lỏng

- Các yếu tố ảnh hưởng đến sức căng

bề mặt:

+ Nhiệt độ: ↑to -> sức căng bề mặt giảm

+ Thành phần hóa học (phân loại các oxit ảnh hưởng đến sức căng bề mặt):

o Nhóm không hoạt tính bề mặt (Al2O3, MgO, CaO, Na2O, CdO ): Nằm trong khối chất lỏng;

Khi tạo thành chất lỏng nóng chảy với SiO2 thì diện tích bề mặt ít bị thay đổi

o Nhóm oxit trung gian (PbO, K2O, Sb2O5, B2O3 ): hòa tan tốt trong chất lỏng nóng chảy, giảm sức căng tương đối nhanh

o Nhóm hoạt tính bề mặt

(Cr2O3, V2O5): Không nằm trong lòng chất lỏng mà phân bố ở bề mặt; hòa tan ít trong silicat nóng chảy, giảm sức căng mạnh

Khi thêm oxit kim loại kiềm thổ (như BaO, MgO, BeO, Cao) vào khối chất lỏng nóng chảy,

nó thuộc nhóm oxit không hoạt tính bề mặt (do khi hòa tan vào thì tập trung trong lòng khối chất lỏng)

-> sức căng bề mặt không ảnh hưởng

- Liên kết giữa phần cation và phần

anion là kiên kết ion

- Liên kết giữa Si với O là liên kết

- Liên kết giữa O với các cation tạo phức là liên kết hỗn tạp

- Liên kết giữa các ion đơn giản (Nax+, Kx+, Ca2x+, Mn2x+, ) với O chủ yếu là liên kết ion

- Mức độ tạo phức (phức tạp, đơn giản) phụ thuộc việc số Oxy dùng chung của tứ diện ít hay nhiều ->

Tức phụ thuộc tỷ lệ O/Si và năng lượng liên kết oxy – kim loại

- Nếu độ âm điện của các cation oxit tăng -> phần liên kết ion ↓, phần liên kết CHT ↑

- Những anion có phần liên kết CHT với anion oxy O2- lớn hơn các cation còn lại -> tạo ra các anion phức đóng vai trò mạng lưới cấu trúc trong chất lỏng nóng chảy:

+ SiO2 có cấu trúc dạng khung + Oxit kim loại kiềm, kiềm thổ nóng chảy -> Cấu trúc ion

 Oxit tan tốt trong chất lỏng nóng

chảy, có khả năng làm giảm sức

-Khi thêm oxit kim loại kiềm thổ và

nhôm vào thì lại tạo thành các phức

alumosilicoxy phức tạp -> ma sát

giữa chất lỏng với nhau↑ -> độ

nhớt↑ => Sai đáp án

- Khi thêm oxit kim loại kiềm thổ

(như BaO, MgO, BeO, Cao) vào

khối chất lỏng nóng chảy, nó thuộc

nhóm oxit không hoạt tính bề mặt

(do khi hòa tan vào thì tập trung

Si4+) -> phức đơn giản đi -> ma sát giữa chúng ko còn cao như trước ->

độ nhớt ↓

- Nhưng khi thêm oxit kim loại kiềm thổ và nhôm vào thì lại tạo thành các phức alumosilicoxy phức tạp -> ma sát giữa chất lỏng với nhau↑ -> độ nhớt↑

- Khi thêm oxit kim loại kiềm thổ (như BaO, MgO, BeO, Cao) vào khối chất lỏng nóng chảy, nó thuộc nhóm oxit không hoạt tính bề mặt

(do khi hòa tan vào thì tập trung trong lòng khối chất lỏng)

-> sức căng bề mặt không ảnh hưởng

- Khi tỷ lệ kiềm/nhôm nhỏ -> khả năng tạo phức alumosilicoxy lớn -> phức càng phức tạp -> độ nhớt càng tăng

Chương 4: Silicat ở trạng thái thủy tinh

Tính chất nào của trạng thái thủy

tinh không có so với trạng thái tinh

thể?

 Không có tính đẳng hướng

 Không có năng lượng dự trữ

 Không có điểm nóng chảy xác

- Có thể nóng chảy và đóng rắn thuận nghịch

Nguyên nhân gì dẫn đến nội năng

của thủy tinh lớn hơn của tinh thể?

 Cấu trúc sắp xếp không đối xứng

 Không tuần hoàn

 Mạng lưới nguyên tử sắp xếp

không gian 3 chiều

 Lực tương tác nguyên tử trong

thủy tinh lớn hơn tinh thể

Giải thích:

- Cấu trúc sắp xếp không đối xứng,

không tuần hoàn -> khuyết tật ->

năng lượng dự trữ (nội năng) lớn

- Lực tương tác giữa các nguyên tử

trong thủy tinh và tinh thể gần như

nhau -> tính cơ học gần như nhau

- Cả 2 đều có mạng lưới nguyên tử

sắp xếp trong không gian 3 chiều

- Theo đặc điểm của thủy tinh ở trạng thái tinh thể: Năng lượng dự trữ của thủy tinh lớn hơn tinh thể ->

điều kiện nhiệt độ thuận lợi, thủy tinh có khuynh hướng kết tinh.

- Năng lượng dự trữ lớn hơn do:

+ Thủy tinh là chất rắn vô định hình:

trạng thái mà các phân tử, nguyên tử không nằm ở các vị trí có trật tự trên diện rộng -> Cấu trúc sắp xếp không đối xứng

+ Vì không có trật tự nên sẽ ko có tính tuần hoàn

➔ Khuyết tật nhiều

➔ Năng lượng dự trữ lớn

Vì có năng lượng

dự trữ lớn nên chỉ cần nhiệt độ thích hợp là thủy tinh có thể dễ dàng kết tinh

Điền từ còn thiếu: Tôi thủy tinh là

công đoạn dùng để chế tạo thủy tinh

với cường độ chịu nén -(1) - và

cường độ chịu uốn -(2) - so với

thủy tinh bình thường

 (1) cao hơn; (2) cao hơn

 (1) thấp hơn; (2) thấp hơn

 (1) bằng; (2) cao hơn

 (1) bằng; (2) thấp hơn

Giải thích:

Khái niệm của tôi thủy tinh

Tôi thủy tinh là quá trình gia công

nhiệt (đốt nóng và làm lạnh nhanh)

tạo ứng suất nén dư lớn lớp bên

ngoài và ứng suất kéo ở bên trong

đều đặn, hợp lý

-Tôi thủy tinh là công đoạn chế tạo

thủy tinh với cường độ chịu nén và chịu uốn cao hơn so với thủy tinh bình thường

+ Tôi hóa học: Sử dụng oxit kiềm dạng soda để cắt đứt liên kết của Si-

O + Tôi vật lý: Làm nóng thủy tinh ->

Thổi khí đột ngột (vỏ co nhanh, lõi

co chậm) -> Ứng suất nén (ứng suất là một đại lượng thể hiện nội lực được phát sinh bên trong một vật thể biến dạng do tác động của những nguyên nhân bên ngoài như nhiệt độ thay đổi, tải trọng… Ứng suất sẽ chỉ xuất hiện bên trong hệ do chính nội lực gây ra ở một đơn vị diện tích nhất định.)

-Tôi hóa học: Sản xuất kính cường lực

-Tôi vật lý: Sản xuất kính thủy tinh

an toàn (tạo ứng suất nén dư lớn ở bên ngoài và ứng suất kéo

ở bên trong một cách thật đều đặn -> khi thủy tinh tôi bị phá hủy sẽ tạo những mảnh vụn, không sắc cạnh)

Nhờ đặc điểm nào của thủy tinh mà

khi sử dụng phương pháp ngâm

chiết có thể tách các kim loại kiềm

và Bo ra khỏi thủy tinh mà mạng

lưới thủy tinh vẫn tồn tại?

 Cấu trúc vi tinh thể

 Cấu trúc polymer

 Cấu trúc nhóm

- Nhờ có cấu trúc nhóm mà việc sử dụng phương pháp ngâm chiết có tác dụng hơn: Tách các kim loại kiềm ra khỏi thủy tinh mà mạng lưới không đổi

=> Thủy tinh không hoàn toàn đồng nhất, có những miền bền hóa và không bền hóa

Thủy tinh tạo ra từ

hệ Na2O-B2O3SiO2 (70-75% mol)

-Dùng HCl tách Na

và B -> Thủy tinh

có nồng độ SiO2lên đến 95% và

Chọn đáp án sai khi nói về cấu trúc

vi tinh thể của thủy tinh?

 Gồm những tinh thể rất mịn, chủ

yếu là những tinh thể thạch anh

 Nhóm tiền kết tinh chưa có thông

số mạng

 Tồn tại nhóm tiền kết tinh có biên

giới pha như trong tinh thể

-> Nhóm tiền kết tinh và thủy tinh

không có biên giới pha

 Chiết suất của thủy tinh phụ

thuộc vào nhiệt độ

-> tỷ lệ thuận với nhiệt độ trong

khoảng 520 – 600 (biến đổi thuận

nghịch); phụ thuộc ko tuyến tính khi

to lớn hơn (biến đổi không thuận

xạ của thủy tinh kết tinh

- Nghiên cứu bằng quang phổ hồng ngoại phản xạ và hấp thụ thấy các cực đại ứng với các dải phản xạ và hấp phụ của tinh thể và tinh thể kết tinh trùng nhau hoàn toàn

- Trong thủy tinh luôn tồn tại nhóm tiền kết tinh như trong tinh thể nhưng nhóm tiền kết tinh và thủy tinh không có biên giới pha và cũng chưa có thông số mạng

Chương 5: Silicat ở trạng thái phân tán mịn

Đất sét khi gặp nước, hấp phụ ion

hay phân tử nào lên bề mặt hạt sét?

Do bề mặt hạt sét luôn tích điện âm

nên xu hướng luôn là hấp phụ ion

- Phân loại:

+ Hấp phụ vật lý (do lực Van der Waals): không có tính chọn lọc, phụ thuộc cấu trúc của bề mặt pha rắn

+ Hấp phụ hóa học (do ái lực hóa học): có tính chọn lọc, phụ thuộc bản chất hóa học của 2 pha -Các vật liệu silicat đều có cực -> dễ hấp phụ đầu H+ của H2O lên bề mặt của nó -> là nguyên nhân quan trọng tạo ra màng nước trên bề mặt

khoáng sét -> khoáng sét dễ bị trương nở

- Nếu bề mặt pha rắn ưa lỏng (dễ thấm ướt) -> trên bề mặt pha rắn xuất hiện một lớp chuyển tiếp, trong

đó các phân tử chất lỏng gắn chặt lên bề mặt pha rắn

- Trong trộn vữa

và bê tông chứa xi măng Portland, nước có 2 nhiệm vụ: hoạt hóa các hạt xi măng (lượng nước ít) và làm cho hố xi măng linh động (lượng nước nhiều)

- Nếu nước quá nhiều -> cường độ

xi măng thấp -> dùng phụ gia để ↓ lượng nước dư: + Phần ưa nước sẽ quay vào bề mặt rắn

+Phần kỵ nước sẽ quay ra ngoài -> Hạn chế lượng nước hấp phụ