Đáp án bài tập chương I Bài 1 Lực Van Der Waals giữa các phân tử được giải thích bằng những loại tương tác gì? Liên kết Van der Waals cho tinh thể và chất lỏng những đặc tính lý học gì? Bài 1 Lực Van[.]
Trang 1Đáp án bài tập chương I:
Bài 1: Lực Van Der Waals giữa các phân tử được giải thích bằng những loại tương tác gì? Liên kết Van der Waals cho tinh thể và chất lỏng những đặc tính lý học gì?
Bài 1: Lực Van der Waals giữa các phân tử gồm 3 loại tương tác:
1) Tương tác định hướng do Willem Hendrik Keesom tìm ra năm 1912 Tương tác này sinh ra
do sự hút lẫn nhau giữa các cực trái dấu của các phân tử có cực Bản chất tương tác là liên kết tĩnh điện (tương tác lưỡng cực – lưỡng cực ) Tương tác càng lớn khi phân tử có moment lưỡng cực càng lớn Tương tác định hướng càng lớn khi phân tử càng có cực Tương tác định hướng được tính bằng công thức:
Trong đó: r là khoảng cách từ tâm pân tử này đến tâm phân tử kia
k là hằng số Bolzman
T là nhiệt độ tuyệt đối
là moment lưỡng cực của phân tử
2) Tương tác cảm ứng do Peter Joseph William Debye tìm ra năm 1920 Tương tác nảy sinh khi
có mặt phân tử có cực Phân tử có cực tác động lên các phân tử xung quanh (phân tử có cực hoặc không có cực) gây ra lưỡng cực cảm ứng trên các phân tử này Tương tác cảm ứng là tương tác giữa phân tử có lưỡng cực và phân tử có lưỡng cực cảm ứng (tương tác lưỡng cực – lưỡng cực cảm ứng) Độ lớn của tương tác cảm ứng phụ thuộc không những vào lưỡng cực
của phân tử mà còn phụ thuộc vào độ bị cực hóa của phân tử Tương tác cảm ứng thường rất nhỏ Tương tác cảm ứng được tính bằng công thức:
Trong đó: là độ bị cực hóa của phân tử
3) Tương tác khuếch tán do Fritz London tìm ra năm 1930 Hai tương tác định hướng và cảm
ứng không đủ để giải thích vì sao các chất khí có phân tử không có cực (như H2, O2 …) có thể hóa lỏng và hóa rắn F London cho rằng mọi tiểu phân (phân tử, nguyên tử) vẫn có năng lượng khác không ở không độ tuyệt đối Năng lượng này đảm bảo electron luôn luôn chuyển động quanh hạt nhân Năng lượng này càng lớn nếu tiểu phần có số electron càng lớn Sự chuyển động này làm có lúc tâm điện tích dương của hạt không trùng với tâm điện tích âm,
do đó lưỡng cực nhất thời được sinh ra Tương tác khuếch tán là tương tác giữa các phân tử
có lưỡng cực nhất thời (tương tác lưỡng cực nhất thời – lưỡng cực nhất thời) Tương tác khuếc tán càng lớn khi phân tử có khối lượng càng lớn Tương tác khuếch tán được tính bằng công thức:
Trong đó: h0 là năng lượng của tiểu phân ở không độ tuyệt đối
h là hằng số Plank
0 là tần số giao động gây ra bởi chuyển động của electron
Trang 2Năng lượng của các loại tương tac trong lực Van de Waals (kJ/mol)
lượng NT hay PT
Moment lưỡng cực
, D
Độ bị cực hóa ,
10-24 cm-1
Tương tác định hướng
Tương tác cảm ứng
Tương tác khuếch tán Lực Van de Waals
(sinh viên không cần lập bảng và đưa ra các công thức tính các loại tương tác)
Đặc tính lý học của tinh thể và chất lỏng Van de Waals:
Do lực Van der Waals rất yếu nên tinh thể mạng phân tử có những tính chất đặc trưng: dễ nóng chảy, có áp suất hơi bão hòa cao nên dễ bay hơi, mềm, dễ có khả năng thăng hoa ở áp suất thấp, không dẫn điện
Chất lỏng hình thành nhờ liên kết Van de Waals có độ nhớt nhỏ, áp suất hơi bão hòa lớn, dễ bay hơi, nhiệt độ sôi thấp, sức căng bề mặt nhỏ, không dẫn điện
Bài 2: Hãy cho biết bản chất của liên kết ion Độ mạnh của liên kết ion phụ thuộc vào các yếu tố nào Nêu các tính chất của liên kết ion Liên kết ion cho tinh thể và chất lỏng những đặc tính lý học gì.
Bản chất của liên kết ion : là lực hút tĩnh điện giữa các ion mang điện tích trái dấu
Độ mạnh của liên kết ion phụ thuộc vào những yêu tố sau :
-Điện tích ion: điện tích ion càng lớn thì liên kết ion càng mạnh
- Kích thước ion: bán kính ion càng nhỏ thì liên kết ion càng mạnh
- Độ chênh lệch độ âm điện giữa các nguyên tử tham gia tạo liên kết: càng lớn, liên kết ion càng bền
Các tính chất của liên kết ion :
+ Không bảo hòa
+ Không định hướng
+ Phân cực rất mạnh
Liên kết ion cho tinh thể và chất lỏng những đặc tính lý học sau :
Do đặc điểm của liên kết ion: liên kết mạnh, không bão hòa , không định hướng, nên ở nhiệt độ thường tất cả các hợp chất ion đều là tinh thể Tinh thể ion có nhiệt độ nóng chảy tương đối cao, khá cứng, dòn,
áp suất hơi bão hòa rất nhỏ nên hầu như không bay hơi, không dẫn điện, dẫn nhiệt kém Phần lớn các
Trang 3chất tinh thể ion tan tốt trong nước, dung dịch dẫn điện Hợp chất tinh thể ion rất khó có khả năng thăng hoa ngay ở áp suất rất nhỏ
Đối với chất lỏng ion: áp suất hơi nhỏ, hầu như không bay hơi, nhiệt độ sôi cao, độ nhớt cao, sức căng
bề mặt cao, dẫn điện
Bài 3: Hãy cho biết bản chất của liên kết cộng hóa trị Độ mạnh của liên kết cộng hóa trị phụ thuộc vào các yếu tố nào Nêu các tính chất của liên kết cộng hóa trị Liên kết cộng hóa trị cho tinh thể những đặc tính lý học gì?
- Bản chất của liên kết cộng hóa trị là sự che phủ lẫn nhau giữa các orbital nguyên tử hóa trị của các nguyên tử tương tác (có sự tham gia của electron hóa trị), tức là sự tổ hợp tuyến tính các hàm sóng nguyên tử
Độ mạnh của liên kết cộng hóa trị phụ thuộc vào mật độ xen phủ của các AO: tức là phụ thuộc vào kích thước và hình dạng, hướng xen phủ và sự chênh lệch năng lượng của các AO
Tính chất của liên kết cộng hóa trị:
Tính định hướng: Muốn liên kết CHT bền vững thì mức độ che phủ của các obital nguyên tử phải
cực đại.Sự che phủ cực đại xảy ra theo những hứơng nhất định Do đó liên kết CHT được tạo thành theo những hướng nhất định trong không gian
Tính bão hòa: khả năng tạo thành số liên kết công hóa trị hạn chế Tính chất này làm cho các phân
tử có thành phần xác định và cấu trúc xác định
Tính có cực: Liên kết có phân cực nếu 2 nguyên tử tương tác khác nhau, và không có phân cực
nếu 2 nguyên tử tương tác giống nhau
Liên kết cộng hóa trị là loại liên kết mạnh nên cho tinh thể một số tính chất đặc trưng:
Chất có mạng tinh thể nguyên tử (liên kết cộng hóa trị 3 chiều không gian): Cứng, khó nóng chảy, áp
suất hơi bão hòa rất nhỏ, rất khó bay hơi, không tan trong bất kỳ dung môi nào, cách nhiệt, cách điện hay bán dẫn
Chất có cấu trúc dạng lớp (liên kết cộng hóa trị hai chiều không gian): Khó nóng chảy (hay bị phân hủy
nhiệt nếu chứa chất dễ bay hơi), áp suất hơi bão hòa nhỏ, khó bay hơi, tùy thuộc vào mức độ có cực của liên kết cộng hóa trị: không tan, tan rất ít hay tan nhiều trong dung môi có cực, không tan trong dung môi không có cực, cách điện hay có tính bán dẫn, một số chất có thể dẫn điện nhờ liên kết π không định chỗ trong lớp Trong trường hợp việc hình thành lớp nhờ liên kết cộng hóa trị cho - nhận nối các phân tử hữu hạn với nhau thì nhiệt độ nóng chảy không cao và có thể thăng hoa khi đun nóng Nếu chiều còn lại liên kết bằng lực Van de Waals: mềm, có tính dễ bóc tách lớp; nếu chiều còn lại có liên kết ion: độ cứng vừa phải, dòn
Chất có cấu trúc dạng mạch (liên kết cộng hóa trị một chiều không gian): Khó nóng chảy (hay bị phân
hủy nhiệt nếu chứa chất dễ bay hơi), áp suất hơi bão hòa nhỏ, khó bay hơi, tùy thuộc vào mức độ có cực của liên kết cộng hóa trị: không tan, tan rất ít hay tan nhiều trong dung môi có cực, không tan trong dung môi không có cực, cách điện hay bán dẫn Trong trường hợp việc hình thành lớp nhờ liên kết cộng hóa trị cho - nhận nối các phân tử hữu hạn với nhau thì nhiệt độ nóng chảy không cao và có thể thăng hoa khi đun nóng Nếu chiều còn lại liên kết bằng lực Van de Waals: mềm, có tính dễ tách sợi; nếu chiều còn lại có liên kết ion: độ cứng vừa phải, dòn
Trang 4Bài 4: Người ta cho rằng: “Liên kết kim loại là một loại liên kết đa tâm với một số lớn các electron
hóa trị không định chỗ” Hãy giải thích điều này bằng thuyết miền năng lượng Yếu tố nào quyết
định độ bền của liên kết kim loại Liên kết kim loại cho tinh thể những đặc lính lý học gì.
Các kim loại có những tính chất khác biệt rõ rệt so với các chất khác: không trong suốt, có ánh kim, dẻo, dẫn nhiệt và dẫn điện tốt, có nhiệt độ nóng chảy và độ cứng khác nhau rất nhiều, ở nhiệt độ phòng
có kim loại ở trạng thái lỏng (Hg , tnc =-38,80C), nhưng có kim loại rất khó nóng chảy (W , tnc = 33870C) Chỉ có thể giải đáp thỏa đáng các tính chất này của kim loại khi quan niệm liên kết kim loại là một loại liên kết đa tâm với một số lớn các electron không định chỗ
Bản chất liên kết kim loại được giải thích bằng thuyết miền năng lượng Thuyết miền năng lượng được xây dựng trên cơ sở phương pháp LCAO-MO khi coi tổ hợp các AO hóa trị của một số lượng rất lớn các nguyên tử kim loại (~1023) Sự tổ hợp của nAO thành nMO (n/2MOlk, n/2MOplk) Do n rất lớn, các MO lân cận nhau chỉ có sự chênh lệch năng lượng không đáng kể (~10-22eV) Tập hợp các MOlk và tập hợp các MOplk tạo thành các miền năng lượng Các electron có thể di chuyển tự do trong một miền năng lượng nếu còn MO trống Miền năng lượng MOlk chứa electron là miền hóa trị Đối với kim loại, miền hóa trị có thể bão hòa hay chưa bão hòa elctron Miền năng lượng MOplk không chứa electron nằm ngay trên miền hóa trị là miền dẫn Đối với kim loại miền dẫn và miền hóa trị che phủ nhau
Liên kết kim loại càng mạnh khi số lượng electron tự do càng lớn và do đó nút mạng tinh thể càng dương điện
Bài 5: Liên kết hydro là gì? Nêu ví dụ Điều kiện có liên kết hydro Bản chất của liên kết hydro Liên kết hydro ảnh hưởng như thế nào đến tính chất các chất.
Liên kết hydro là gì:
Liên kết hydro là loại liên kết giữa các phân tử hay trong nội phân tử trong đó nguyên tử hydro phân cực dương liên kết với một nguyên tử phân cực âm của nguyên tố khác Liên kết hydro có độ mạnh gấp khoảng 10 lần độ mạnh của liên kết Van de Waals
Ví dụ: 1) Liên kết hydro giữa hai phân tử HF: H – F∙∙∙∙H – F
2) Liên kết hydro nội phân của orthonitropnenol (C6H4NO2OH) giữa nguyên tử hydro trong nhóm chức -OH với một nguyên tử oxy trong nhóm chức -NO2
Điều kiện có liên kết hydro:
Liên kết hydro chỉ được tạo thành khi có hai điều kiện:
- Nguyên tử hydro phân cực dương rất mạnh (do nó liên kết với nguyên tố có độ âm điện cao – F,
O, N)
- Nguyên tử của nguyên tố liên kết với nó phải có mật độ điện tích âm lớn (các nguyên tố F, O và
N có độ âm điện cao thỏa điều kiện này)
Bản chất liên kết hydro:
- Liên kết Hydro vừa có bản chất tĩnh điện, vừa có bản chất cho-nhận
Ảnh hưởng của liên kết hydro đến tính chất vật lý của chất:
- Liên kết hydro liên phân tử làm tăng nhiệt độ sôi và nhiệt độ nóng chảy của chất Do có liên kết hydro, nước đá có tỷ trọng nhỏ hơn nước lỏng ở 00C
- Liên kết hydro nội phân tử làm giảm nhiệt độ sôi và nhiệt độ nóng chảy của chất
Bài 6: Thế nào là một khí lý tưởng? Thế nào là phương trình trạng thái khí lý tưởng Cho biết ý nghĩa hằng số khí lý tưởng Nêu những đặc tính lý học của chất khí.
Trang 5Khí lí tưởng: là chất khí trong đó mỗi phân tử (hoặc nguyên tử) được coi là một chất điểm (kích thước
phân tử không đáng kể so với thể tích bình chứa) và giữa chúng không có lực tương tác Van de Waals
mà chỉ có va chạm đàn hồi với nhau (va chạm không mất năng lượng) Các chất khí ở áp suất thấp, nhiệt
độ cao có thể được xem là khí lí tưởng
Phương trình trạng thái khí lý tưởng là mối liên hệ giữa áp suất, thể tích, và nhiệt độ của một khối khí lý tưởng nằm trong cân bằng nhiệt động lực học Phương trình này có dạng:
pV = nRT
Trong đó: p là áp suất khí
V là thể tích bình chứa khí
n là số mol khí
R là hằng số khí
T là nhiệt độ
Ý nghĩa vật lý của hằng số lý tưởng:
R là độ lớn của công giãn nở của 1 mol khí lí tưởng khi tăng nhiệt độ lên 10C
Giải thích qua ví dụ:
Giả sử có một bình trụ, tiết diện S, với 1 piston có thể di chuyển không ma sát Trong bình có 1 mol khí lý tưởng; áp suất khí trong bình là P, nhiệt độ là T Đun nóng khí đến nhiệt độ T+1, trong điều kiện áp suất không đổi P, thể tích khí tăng từ V1 lên V2
Ta có: P∆V = PV2 – PV1 = R(T+1) – RT = R
Mặc khác: P∆V = P.S ∆h = F ∆h với ∆h là độ chuyển dịch của piston
Từ đó: R = P∆V = F ∆h
Vậy R chính là độ lớn của công giãn nở của 1 mol khí lí tưởng khi tăng nhiệt độ lên 10C
Đặc tính lý học của chất khí:
+ Chất khí chiếm toàn bộ thể tích bình chứa
+ Áp suất của chất khí là tác dụng của các phân tử khí lên thành bình chứa
+ Va chạm giữa các phân tử khí với thành bình có tính đàn hồi
+ Có thể nén chất khí
+ Nhiệt độ hóa lỏng của chất khí phụ thuộc nhiều vào áp suất
Bài 7: Phương trình trạng thái khí thực khác phương trình trạng thái khí lý tưởng ở điểm nào?
Phương trình trạng thái khí lý tưởng :
PV = nRT
đã bỏ qua thể tích riêng của các phân tử khí và lực tương tác giữa chúng Phương trình này chỉ đúng trong điều kiện khí loãng, nhiệt độ cao, áp suất nhỏ
Phương trình khí thực:
có tính đến lực tương tác Van der Waals ( ) giữa các phân tử khí và tính đến thể tích riêng (b) của các phân tử khí
Trang 6Bài 8: Cấu trúc chất lỏng ở nhiệt độ thường và ở nhiệt độ cao có khác nhau không? Giải thích Vì sao chất lỏng và chất khí ở nhiệt độ và áp suất tới hạn có cùng tỷ khối Nêu những đặc tính lý học của chất lỏng.
Cấu trúc chất lỏng ở nhiệt độ thường và ở nhiệt độ cao: khác nhau vì ở nhiệt độ thường chất lỏng có
cấu trúc gần giống chất rắn tinh thể còn ở nhiệt độ cao có cấu trúc giống chất khí
Ở điều kiện tới hạn chất khí và chất lỏng có cùng cấu trúc, có thể tích bằng nhau nên chúng có cùng tỉ
khối
Chất lỏng có những đặc tính lý học sau:
+ Có tính chảy, linh động
+ Có hình dạng theo vật chứa
+ Có tính đẳng hướng về các tính chất vậy lý (độ dẫn điện, độ dẫn nhiệt, tính chất quang )
+ Cho tính trong suốt cho ánh sáng truyền qua
+ Có tính nhớt
+ Không chịu nén
+ Có sức căng bề mặt trên vùng tiếp xúc pha khác, do đó có hiện tượng mao dẫn khi nằm trong ống có kích thước đủ nhỏ
Bài 9: Trạng thái chậm hóa hơi của chất lỏng là gì? Nguyên nhân gây ra trạng thái này? Cách khắc phục trạng thái này trong phòng thí nghiệm như thế nào?
Trạng thái chậm hóa hơi của chất lỏng là hiện tượng chất lỏng không sôi ở nhiệt độ cao hơn nhiệt độ
sôi của chất lỏng đó
- Nguyên nhân : việc sinh ra lúc ban đầu những bóng hơi ở trong một chất lỏng không có khí hòa tan là rất khó khăn vì những phần tử có động năng lớn hơn động năng cần cho sự hóa hơi phải tập trung lại với nhau Do vậy khi đun nóng chất lỏng đến nhiệt độ hóa hơi, chất lỏng vẫn chưa hóa hơi
- Khắc phục : trong phòng thí nghiệm khi cần chưng cất 1 chất lỏng nào người ta cho vào chất lỏng những mảnh sứ nhỏ vì bọt không khí nằm trong lỗ xốp của sứ thoát ra tạo điều kiện sinh ra những bọt hơi chất lỏng và chất sôi
Bài 10: Trạng thái chậm đông của chất lỏng là gì? Nguyên nhân của hiện tượng này là gì? Cách khắc phục trạng thái này.
Trạng thái chậm đông của chất lỏng: là hiện tượng chất lỏng chưa hóa rắn nhiệt độ thấp hơn
nhiệt độ kết tinh của nó
Nguyên nhân: khi làm lạnh chất lỏng đến nhiệt độ đông đặc, đa số các chất có cách sắp xếp các
hạt biến đổi không nhiều nên không ảnh hưởng nhiều đến sự đông đặc của chất lỏng Tuy nhiên trong 1 số chất cách sắp xếp này lại biến đổi đáng kể gây nên sự sai khác trong cấu trúc chất lỏng, dẫn đến hiện tượng chậm đông của chất lỏng
Cách khắc phục: Cho vào vài hạt tinh thể chất rắn cùng loại, khuấy lên, hay dung đua thủy tinh
cọ vào thành bình đựng
Bài 11: Plasma là gì? Thế nào là plasma nguội? Nguyên nhân gây ra plasma nguội Thế nào là plasma nóng? Nguyên nhân gây ra plasma nóng.
Trang 7Plasma là khí được ion hóa một phần hay ion hóa hoàn toàn ở nhiệt độ cao Đây là một môi trường
trung hòa điện trong đó có phân tử ở trạng thái cơ bản hay trạng thái kích động, nghĩa là có năng lượng cao, nguyên tử, ion và electron
Plasma nguội là plasma được tạo nên ở áp suất dưới 0.15 atm Trong plasma áp suất thấp, độ chuyển
động của electron rất lớn nên năng lượng và nhiệt độ của electron cao hơn so với các hạt nặng Trong plasma nguội thì các hạt nặng có nhiệt độ từ 500 đến 1000oC còn electron thì lên đến nhiệt độ rất cao ( hàng nghìn độ )
Nguyên nhân gây nên plasma nguội: Sự ion hóa được xảy ra bởi sự nhận năng lượng từ các dòng vật
chất bên ngoài như các bức xạ điện từ …
Plasma nóng là plasma được tạo nên ở suất suất từ 0,15 atm đến 10 atm Trong plasma này , áp suất
cao hơn các hạt trong plasma và va chạm với nhau nhiều hơn nên nhiệt độ của electron và của các hạt nặng ít chênh lệch nhau hơn Nhiệt độ của plasma nóng có thể lên đến khoảng 50000oC
Nguyên nhân gây nên plasma nóng: Sự ion hóa xảy ra do sự va chạm nhiệt giữa các phân tử hay nguyên
tử ở nhiệt độ cao …
Bài 12: Hãy cho biết sự giống nhau và khác nhau giữa các trạng thái vô định hình, trạng thái tinh thể và trạng thái lỏng
Trạng thái tinh hể Trạng thái vô định hình Trạng thái lỏng
- Trật tự xa
-có tính dị hướng
- cấu trúc xác định
-Trật tự gần
- có tính đẳng hướng
- cấu trúc không xác định Nhiệt độ nóng chảy xác
định Nhiệt độ nóng chảy không xác định Nhiệt độ kết tinh xác định
- Không chịu nén
- nhiệt độ nóng chảy, kết tinh không thay đổi bởi sự thay đổi áp suất
Bài 13: Căn cứ vào đâu người ta phân các tinh thể thành 7 hệ? Thế nào là mạng lưới Bravais?
Căn cứ vào các yếu tố đối xứng (mặt đối xứng trục đối xứng) người ta chia ra các tinh thể thành 7 hệ (tất cả các hệ tinh thể đều có tâm đối xứng)
Hệ tam tà: không có yếu tố mặt đối xứng và trục đối xứng.
Hệ đơn tà: Có 1 mặt đối xứng và một trục đối xứng hoặc có một trong hai yếu tố đối xứng này.
Hệ trực giao: Có vài trục đối xứng bậc hai và vài mặt phẳng đối xứng hoặc có một trong hai yếu tố đối
xứng này
Hệ tam phương: Có ít nhất một trục đối xứng bậc 3.
Hệ tứ phương: Có một trục đối xứng bậc bốn.
Hệ lục phương: Có một trục đối xứng bậc sáu.
Hệ lập phương: có ba trục đối xứng bậc bốn.
Mạng lưới Bravais: là một tập hợp các điểm tạo thành từ một điểm duy nhất theo các bước rời rạc xác
định bởi các véc tơ cơ sở
Năm 1885 , O Bravais chứng minh rằng tất cả các tinh thể đều thuộc về 1 trong 14 kiểu mạng tinh thể Chúng được gọi là mạng lưới Bravais, gồm:
+ 7 ô mạng cơ sở của 7 hệ tinh thể (mạng lưới Bravais nguyên thủy)
+ 2 ô mạng cơ sở tâm đáy của các hệ tinh thể đơn tà và trực giao
Trang 8+ 3 ô mạng cơ sở tâm khối của các hệ tinh thể trực giao, tứ phương và lập phương.
+ 2 ô mạng cơ sở tâm diện của các hệ tinh thể trực giao và lập phương
Các hệ tinh thể Các mạng lưới Bravais
Tam tà
Nguyên thủy Đơn tà
Trực giao
Tam phương
Nguyên thủy
Tứ phương
Lục phương
Nguyên thủy Lập phương
Bài 14: Dựa vào bản chất liên kết giữa các nút mạng tinh thể người ta phân các tinh thể thành bao nhiêu kiểu mạng tinh thể Cho biết đặc tinh lý học của từng loại mạng tinh thể.
Dựa vào bản chất liên kết giữa các nút mạng tinh thể ta phân mạng tinh thể thành 4 mạng tinh thể khác nhau : mạng phân tử, mạng nguyên tử, mạng ion và mạng kim loại
Trang 9- Đặc tính lý học của từng mạng tinh thể :
+ Mạng phân tử được tạo thành nhờ liên kết Van de Waals giữa các phân tử ở nút mạng Liên kết Van de Waals có tính không định hướng, không bão hòa Sự sắp xếp trong mạng phân tử theo xu hướng đặc khít nhất (có chịu ảnh hưởng của tính đối xứng của phân tử) Liên kết Van de Waals rất yếu Các đặc điểm nêu trên cho mạng phân tử các đặc tính lý học sau: Có độ cứng thấp, nhiệt độ nóng chảy thấp, áp suất hơi bão hòa cao, dễ thăng hoa, không dẫn điện, tỷ trọng nhỏ, các tinh thể của chất có khối lượng phân tử nhỏ dễ tan trong dung môi không phân cực Nhiều tinh thể có tính trong suốt (cho ánh sáng đi qua)
+ Mạng nguyên tử được tạo thành nhờ liên kết cộng hóa trị giữa các nguyên tử ở nút mạng Liên kết cộng hóa trị có tính định hướng, bão hòa, có cực hoặc không có cực Sự sắp xếp trong mạng nguyên
tử phụ thuộc vào trạng thái lai hóa của nguyên tử và cấu tạo lớp vỏ electron hóa trị của nguyên tử Liên kết cộng hóa trị là loại liên kết mạnh Các đặc điểm nêu trên cho mạng nguyên tử các đặc tính vật lý sau: rất bền, độ cứng cao, nhiệt đô nóng chảy cao, áp suất hơi bão hòa rất nhỏ, không bay hơi, rất khó thăng hoa, tỷ trọng không lớn, hầu như không tan trong bất cứ loại dung môi nào, chất cách điện hay chất bán dẫn, cách nhiệt, nhiều tinh thể có tính trong suốt (cho ánh sáng đi qua)
+ Mạng ion được tạo thành nhờ tương tác tĩnh điện của các ion Liên kết ion có tính không bão hòa và không định hướng Có hiện tượng phân cực giữa các ion trái dấu Sự sắp xếp trong mạng ion liên quan đến tương quan kích thước và tỷ lệ giữa cation và anion Liên kết ion là loại liên kết mạnh Các đặc điểm nên trên cho mạng ion các đặc tính vật lý sau: nhiệt độ nóng chảy khá cao, áp suất hơi bão hòa rất nhỏ, không bay hơi, rất khó thăng hoa, khá cứng, dòn, không dẫn điện, cách nhiệt, tỷ trọng không lớn, một số lớn dễ tan trong dung môi phân cực, nhiều tinh thể có tính trong suốt (cho ánh sáng đi qua)
+ Mạng kim loại được tạo thành nhờ tương tác giữa “đám mây electron” và các ion dương ở nút mạng Sự sắp xếp các nguyên tử trong mạng kim loại đặc khít nhất Độ mạnh liên kết kim loại phụ thuộc
và mật độ “đám mây” electron Các đặc điểm trên cho mạng kim loại các đặc tính vật lý sau: không trong suốt, có ánh kim, có tính dẻo (dễ dát mỏng, kéo dài), dẫn điện và nhiệt tốt, nhiệt độ nóng chảy, độ cứng và tỷ trọng, khả năng thăng hoa thay đổi trong một khoảng rộng
Bài 15: Dựa vào yếu tố nào để phân chia các tinh thể thành 4 kiểu cấu trúc Yếu tố cấu trúc ảnh hưởng như thế nào đến đặc tính lý học của tinh thể?
Việc phân chia tinh thể thành 4 kiểu cấu trúc căn cứ vào khoảng cách giữa các nút mạng với nhau và khoảng cách giữa các nút mạng so với khoảng cách các nguyên tử trong một nút mạng
Sự xuất hiện khác biệt khoảng cách giữa các tiểu phân trong mạng tinh thể là sự phản ảnh việc trong mạng tinh thể đồng thời có nhiều loại liên kết
Yếu tố cấu trúc cho tinh thể them những tính chất sau:
+ Cấu trúc đảo: sự phá vỡ liên kết giữa các nút mạng là dễ dàng hơn rất nhiều sự phá vỡ liên kết trong một nút mạng,
+ Cấu trúc mạch: Nếu liên kết giữa các mạch là lực Van de Waals thì tinh thể có cấu trúc mạch
có tính dễ tước sợi Nếu có liên kết pi không định chỗ trong một mạch thì tinh thể có tính dẫn điện tốt theo chiều của mạch Tinh thể cấu trúc mạch có tính không trong suốt, độ cứng không cao, tỷ trọng không cao
+ Cấu trúc lớp: Nếu liên kết giữa các lớp là lực Van de Waals thì tinh thể cấu trúc lớp có tính dễ bóc tách, mềm Nếu có liên kết pi không định chỗ trong lớp thì tinh thể có tính dẫn điện tốt Tinh thể cấu trúc trúc có tính không trong suốt, độ cứng không cao, tỷ trọng không cao
Trang 10Bài 16: Bản chất liên kết ảnh hưởng như thế nào đến nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi của các chất Nêu ví dụ minh họa (khác ví dụ trong bài giảng).
Nguyên tắc chung: Liên kết càng mạnh, chất càng khó nóng chảy, khó bay hơi.Lực Van de Waals rất
yếu nên các hợp chất có mạng phân tử đều có nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi thấp Ở điều kiện thường nhiều chất ở trạng thái lỏng hay ở trạng thái khí Trường hợp sự tồn tại của trạng thái tập hợp nhờ liên kết Van de Waals, khối lượng phân tử càng lớn và độ có cực của phân tử càng lớn nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi càng cao Sự chênh lệch của nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi nhỏ
Lực liên kết hydro khá yếu nhưng mạnh hơn nhiều so với lực Van de Waals nên các chất có liên kết hydro liên phân tử có nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi cao hơn hẳn các chất không có loại liên kết này
Chất Liên kết Phân tử (nguyên tử)
lượng (đ.v.C) Nhiệt độ nóng chảy(0C)
Nhiệt độ sôi (0C)
Do bản chất liên kết ion là lực hút tĩnh điện giữa các ion cùng dấu và là loại liên kết mạnh, ở điều kiện thường các hợp chất ion đều là chất rắn Tuy nhiên do hiện tượng phân cực giữa các ion trái dấu, các hợp chất ion có nhiệt độ nóng chảy không quá cao (thường dưới 10000C) Có sự chênh lệch rõ rệt giữa nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi
Chất Nhiệt độ nóng
chảy (0C)
Nhiệt độ sôi (0C) (ở 1 atm) Chất Nhiệt độ nóng
chảy (0C)
Nhiệt độ sôi (0C)
Do hiện tượng phân cực ion, nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi của các chất có cation điện tích cao và anion kích thước lớn có thể nhỏ bất thường, loại hợp chất này có thể thăng hoa khi đun nóng (khí là phân tử)
Chất Nhiệt độ nóng chảy (0C) Nhiệt độ sôi (
0C) (ở 1 atm) Nhiệt độ thăng hoa (0C)