HÓA lý SILICAT chuong1

Cách sắp xếp các phần tử trong tinh thể, bán kính ion, số phối trí 1.3... • Vẻ bên ngoài: Trên bề mặt đập vỡ của chúng xuất hiện nhiều cạnh nhỏ, chóp nhỏ và lấp lánh• Về cấu tạo: Các t

Mở đầu

Silicat là

gì?

Sản phẩm silicat? Sản phẩm silicat?

NỘI DUNG CHƯƠNG TRÌNH

• Silicat ở trạng thái tinh thể

Chương 1 ( 4 Tiết)

SILICAT Ở TRẠNG THÁI TINH THỂ

1.1 Đặc trưng cơ bản của vật chất

ở trạng thái tinh thể

1.2 Cách sắp xếp các phần tử trong tinh thể, bán kính ion, số phối

trí 1.3 Đơn vị cấu trúc cơ bản của các

silicat là tứ diện [sio 4 ]

4-1.1 Đặc trưng cơ bản của vật chất ở

trạng thái tinh thể

ĐK thường, vật chất tồn tại ở trạng thái

nào?

ĐK thường, vật chất tồn tại ở trạng thái

nào?

1.1.1 Khái niệm tinh thể

• Vẻ bên ngoài: Trên bề mặt đập vỡ của chúng xuất hiện nhiều cạnh nhỏ, chóp nhỏ và lấp lánh

• Về cấu tạo: Các tiểu phân sắp xếp trật tự trong toàn bộ tinh thể Theo hướng bất kỳ, tính đối xứng, tuần hoàn của các phần tử xảy ra trong toàn bộ không gian có trật tự xa.

1.1.1 Khái niệm tinh thể

Tinh thể

1.1.1 Khái niệm

về tinh thể

• Vẻ bên ngoài: Trên bề mặt đập vỡ của chúng rất nhẵn, không phẳng mà hơi cong

• Về cấu tạo:

Không theo quy luật nào, hoặc chỉ đối xứng

trong không gian hẹp  có trật tự gần

1.1.1 Khái niệm tinh thể

Vô định hình

ba đường đó.

+ Ô mạng cơ sở :

Ô mạng không gian nhỏ nhất

• Theo Bravais: có 7 hệ tinh thể với 14 dạng ô mạng cơ sở, 32 phép đối xứng tạo 230 nhóm không gian khác nhau.

1.2 CÁCH SẮP XẾP CÁC PHẦN TỬ TRONG TINH THỂ, BÁN KÍNH ION, SỐ PHỐI TRÍ

1.2.1 • Sắp xếp sít chặt trong không gian

1.2.2 • Bán kính ion

1.2.3 • Đa diện phối trí

• Xem phần tử cấu tạo: Quả cầu không tích điện,

không biến dạng, không phân cực.

• Những quả cầu cùng bán kính: Tạo hai dạng sắp xếp chặt chẽ nhất trong không gian, là dạng lập phương tâm mặt và lục giác sít chặt ( chiếm 74,05% không gian) cấu trúc của nhiều kim loại.

• Cách sắp xếp khác: lập phương tâm khối (chiếm

68% không gian)  không phải là dạng sít chặt nhất

1.2.1 Sắp xếp sít chặt

trong không gian

• Phần tử cấu tạo (nguyên tử, ion, phân tử…): có vùng ảnh hưởng nhất định trong không gian tinh thể  gọi là bán kính hiệu dụng

• Bán kính hiệu dụng phụ thuộc : bản chất ion ( hoặc phân tử, nguyên tử), điện tích, độ phân cực…

• Có hai loại ion : là cation, anion Bán kính cation nhỏ hơn bán kính anion

1.2.2 Bán kính ion

• Trong không gian tinh thể:

- Các anion tạo cấu trúc sít chặt dạng lục

giác sít chặt và lập phương

- Trong cấu trúc của anion luôn tồn tại lỗ

trống kiểu tứ diện hoặc bát diện

- Các cation với kích thước bé hơn sẽ xen

• Số các ion khác loại(anion) trực tiếp bao

quanh một ion(cation) Số phối trí của ion (cation)

• Nếu nối tâm các ion bao quanh  Đa diện phối trí

• Dùng đa diện phối trí mô tả cấu trúc của silicat

• Cấu hình phối trí dựa trên quan hệ bán

kính cation và anion ( bảng 1.3)

1.2.3 Đa diện phối

trí

LỖ TRỐNG TRONG CẤU TRÚC LẬP PHƯƠNG và

SỰ HÌNH THÀNH CERAMIC

 Các anion tạo cấu trúc lập phương

-các lỗ trống giữa các tứ diện (của cấu trúc lập phương) hoặc

-bát diện (của cấu trúc lập phương tâm mặt)

Các cation đi vào lỗ trống tạo cấu trúc ceramic

1.3 ĐƠN VỊ CẤU TRÚC CƠ BẢN CỦA CÁC SILICAT LÀ

TỨ DIỆN [SIO 4 ]

4-1.3.1 • Cấu trúc các hợp chất silicat tinh thể

1.3.2 • Các đa diện [SIO4]4- độc lập

1.3.3 • Silicat cấu trúc tấm, lớp

1.3.4 • Silicat cấu trúc khung

Tứ diện [SiO 4 ] 4- :

Đơn vị cơ sở

tạo nên toàn bộ

không gian cấu

trúc các hợp

chất silicat.

1.3 ĐƠN VỊ CẤU TRÚC CƠ BẢN CỦA CÁC SILICAT

LÀ TỨ DIỆN [SIO 4 ]

4-1.3 ĐƠN VỊ CẤU TRÚC CƠ BẢN CỦA CÁC SILICAT LÀ

TỨ DIỆN [SIO 4 ]

4-Trong các hợp chất, [SiO 4 ] 4- có thể độc lập hoặc

hạn hoặc hữu hạnhợp chất silicat rất phong phú

Các tứ diện [SiO 4 ] 4- có thể liên kết với nhau (Si – O

điện

1.3 ĐƠN VỊ CẤU TRÚC CƠ BẢN CỦA CÁC SILICAT LÀ

TỨ DIỆN [SIO 4 ]

4-Hợp chất khác nhau, liên kết Si – O khác nhau:

- Chiều dài lk Si – O bt ngắn hơn Si – O c

- Góc trong tứ diện O c – Si – O c bé hơn O bt – Si – O c

- Chiều dài lk Si – O ngắn nhất khi góc giữa tứ diện

lớn nhất

Các ký hiệu

- [ ]: Nối đa diện phối trí

- [ ] ∞ : Cấu trúc liên kết mạch vô hạn

• Về thành phần hóa:

Ngoài SiO 2 còn có nguyên tố khác như Al,

Mg, Ca…

• Về cấu trúc:

Ngoài các tứ diện [SiO 4 ] 4- còn có những

nhóm cấu trúc thay thế đồng hình ([AlO 4 ] 5- ,

[BO 4 ] 5- )một phần [SiO 4 ]

4-chênh lệch điện tích

 có ion cân bằng điện tích mạng OH - , F

-1.3.1 Cấu trúc các hợp chất silicat tinh

thể

1.3.1 Cấu trúc các hợp

chất silicat tinh thể

- [SIO 4 ] 4-:Đơn vị xây dựng lên mọi không gian cấu

trúc silicat

- Cách lk tạo không gian cấu trúc có 5 khả năng:

- [SIO 4 ] 0 4- , [SIO 4 ] 1 3- , [SIO 4 ] 2 2- , [SIO 4 ] 3 1- , [SIO 4 ] 4 0

tương ứng không đỉnh chung, 1,2,3,4 đỉnh chung

- Tương ứng có các nhóm cấu trúc sau: độc lập,

liên kết đôi, vòng,…

Orthosilicate: T ứ diện [SiO 4 ] 4- tồn tại độc lập

Diorthosilicate: Hai tứ diện [SiO 4 ] 4- liên kết với nhau

Silicate liên kết vòng: Vòng ba, vòng bốn, vòng sáu

1.3.1 Cấu trúc các hợp

chất silicat tinh thể Các nhóm cấu

trúc silicat

Các nhóm cấu trúc silicat

Silicate tạo xích, băng, lớp vô hạn

1.3.1 Cấu trúc các hợp

chất silicat tinh thể Các nhóm cấu

trúc silicat

Các nhóm cấu trúc silicat

- [SiO 4 ] 4- không liên kết trực tiếp với nhau,

mà liên kết thông qua ion kim loại khác.

- Chứa cation hóa trị 2, bán kính nhỏ hoặc

• Liên kết vô hạn trải rộng theo hai hướng ưu tiên.

• Đa diện phối trí liên kết với nhau qua ba đỉnh, sắp xếp ở dạng lục giác hoặc giả lục giác sít chặt

• Đơn vị cấu trúc đặc trưng là [Si4O10]4- , với sự thay thế đồng hình của Al3+

• Giữa các lớp là Mg2+ , Al3+ (Fe2+ , Fe3+ )

• Dễ bị bóc tách

• Cấu trúc lớp thường gặp trong công nghệ như

talc, micas, các khoáng sét và hydrosilicat canxi

1.3.3 Silicat cấu trúc tấm, lớp

 Thù hình SiO 2 :quartz, tridymite,

1.3.4 Silicat cấu

Tridymite

Cristobalite

 Alumino silicate không ngậm nước

 Trong cấu trúc: 4 nhóm SiO 2 tạo vòng khung

cấu trúc cơ bản (Si 4 O 8 ) liên kết với nhau( từng cặp [SiO 4 ] 4- xếp cùng hướng KG với nhau)

 Trong mỗi khung cấu trúc, một Al 3+ thay thế

một Si 4+ trong tứ diện phối trí [SiO 4 ]

4- Phần điện tích thiếu hụt được bù đắp bởi các

cation khác, phổ biến nhất là K + , Na + , Ca 2+

1.3.4 Silicat

1.3.4 Silicat cấu trúc khung

Tràng thạch

Đóng vai trò chất tạo pha lỏng trong sản xuất sản phẩm gốm sứ

Do vai trò chất chảy ít quan tâm biến đổi thù hình của tràng thạch

 Nhóm alumino silicate ngậm nước, cấu

trúc khung

 Trong cấu trúc: Cả bốn ion O 2- của tứ

diện [SiO 4 ] 4- đều là các oxy cầu.

 Cấu trúc khung tạo những lỗ xốp với

kích thước khác nhau ( 3 – 12A 0 ) ( phân tử)

 Zeolite có khả năng hấp thụ và hấp phụ chọn

lọc, cho qua hoặc bẽ gãy một số phân tử (rây phân tử)

 ĐVị cấu trúc cơ bản: TO 4 (Si 4+ ,Al 3+ )

 Mỗi tứ diện lk theo trật tự qua oxy cầu tạo

vòng khép kín( đvị ctrúc thứ cấp)

 Đvị ctrúc thứ cấp lk nhau tạo khoang rỗng với

kt, hình dạng khác nhau có nhiều tính chất và ứng dụng khác nhau.