CAU TRUC MANG TINH THE

* C¸c electron ho¸ trÞ chuyÓn ®éng tù do trong toµn tinh thÓ * Lùc liªn kÕt kim lo¹i cµng m¹nh khi sè electron ho¸ trÞ chuyÓn thµnh electron tù do cµng lín. ThuyÕt khÝ electron gi¶i thÝ[r]

Mạng l ới tinh thể (cấu trúc tinh thể) là mạng l ới khônggian ba chiều trong đó các nút mạng là các đơn vị cấu trúc (nguyên tử , ion, phân tử ).

* Tinh thÓ kim lo¹i

1.M¹ng tinh thÓ kim lo¹i:

M¹ng lËp ph ¬ng t©m diÖn (lptd)

M¹ng lôc ph ¬ng chÆt khÝt (lpck)

M¹ng lËp ph ¬ng t©m khèi (lptk)

Kim lo¹i kÕt tinh chñ yÕu theo ba kiÓu m¹ng tinh thÓ:

* Nguyªn tö kim lo¹i ® îc coi nh nh÷ng qu¶ cÇu cøng, cã kÝch th íc

nh nhau, ® îc xÕp chÆt khÝt vµo nhau thµnh tõng líp

A A

H×nh phèi trÝ cña c¸c m¹ng tinh thÓ kim lo¹i

Hèc tø diÖn vµ hèc b¸t diÖn

Hèc tø diÖn Hèc b¸t diÖn

Xác định các hốc tứ diện và bát diện trong mạng lập ph

2 3 a a a

= 4r

Tính độ đặc khít của tinh thể lập ph ơng tâm khối

Số quả cầu trong một ô cơ sở: 1+8.1/8 = 2

Tổng thể tích các quả cầu

Thể tích của một ô cơ sở = 68 %

a 6 3

2a 6 3

a = 2.r

Ô cơ sở

b a

Số quả cầu trong một ô cơ sở: 4.1/6 + 4.1/12 + 1 = 2

Tổng thể tích các quả cầu

Tính độ đặc khít của mạng lục ph ơng chặt khít

Số phối trí

Số hốc T

Số hỗc O

Độ đặc khí t (%) Kim loại Lập phơng tâm

khối (lptk)

===90 o

a=b=c 2 8 - - 68

Kim loại kiềm, Ba,

Fe  , V, Cr Lập phơng tâm

a=bc

2 12 4 2 74 Be, Mg, Zn,

Tl, Ti,

1.2.Liªn kÕt kim lo¹i

• ThuyÕt khÝ electron

• ThuyÕt vïng

Thuyết khí electron

Tinh thể kim loại gồm:

* Các cation kim loại nằm ở các nút mạng

* Các electron hoá trị chuyển động tự do trong toàn tinh thể

* Lực liên kết kim loại càng mạnh khi số electron hoá trị chuyển thành electron tự do càng lớn

Thuyết khí electron giải thích các rính chất vật lý của kim loại

Do các electron liên kết kim loại chuyển động tự do nên

* Các electron này có thể chuyển động thành dòng khi đặtmột hiệu điện thế vào hai đầu kim loại

* Khi các lớp tr ợt lên nhau thì không xuất hiện lực đẩy bổ xung Tinh thể kim loại chỉ biến dạng mà không bị phá vỡ

* Các electron này có khả năng truyền dao động nhiệt từ nơi này đến nơi khác trong mạng tinh thể

* Các electron này phản xạ tốt ánh sáng chiếu đến nên kim loại có ánh kim

* Các AO hoá trị s, p, d của kim loại có năng l ợng khác nhau sẽ tạo ra

những vùng năng l ợng khác nhau Các vùng này có thể xen phủ hoặc

cách nhau một vùng không có MO gọi là vùng cấm

* Các e chiếm các MO có năng l ợng từ thấp đến cao, mỗi MO có tối đa

hai e Vùng gồm các MO đã bão hoà e gọi là vùng hoá trị Vùng MO không

bị chiếm hoàn toàn trong đó e có khả năng chuyển động tự do là vùng dẫn

* Các e trong vùng hoá trị không có khả năng dẫn điện

* Các e trong vùng dẫn có thể dẫn điện khi có năng l ợng đủ lớn thắng

1s

2s

Li Li2 Li3 Li8 LiNE

Vïng

Vïng Vïng

1s 2s 2p

3s

Vïng

Vïng cÊm Vïng xen phñ

dÉn

ho¸ trÞ

Sù h×nh thµnh c¸c vïng n¨ng l îng trong tinh thÓ kim lo¹i Li vµ Mg

Vïng ho¸ trÞ

Vïng dÉn ®iÒn ®Çy mét nöa Vïng cÊm

Kim lo¹i cã vïng dÉn

E

Vïng dÉn

Vïng ho¸ trÞ Vïng cÊm hÑp

ChÊt b¸n dÉn cã vïng cÊm hÑp ( E < 3 eV) E

Vïng dÉn

Vïng ho¸ trÞ Vïng cÊm réng

ChÊt c¸ch ®iÖn cã vïng cÊm réng ( E > 3 eV) E

Vïng ho¸ trÞ E

Vïng dÉn.

nhiÒu electron cã mÆt (kh«ng cã vïng cÊm)

Kim lo¹i cã vïng dÉn vµ

vïng ho¸ trÞ xen phñ nhau

2.Tinh thể ion

* Tinh thể hợp chất ion đ ợc tạo thành bởi những cation và anion hìnhcầu có bán kính xác định

* Lực liên kết giữa các ion là lực hút tĩnh điện không định h ớng

* Hợp chất ion đ ợc hình thành từ những nguyên tử có hiệu độ âm

điện lớn Những e hoá trị của những nguyên tử có độ âm điện nhỏ

đ ợc coi nh chuyển hoàn toàn sang các obitan của nguyên tử có độ

âm điện lớn tạo ra các ion trái dấu hút nhau

* Các anion th ờng có bán kính lớn hơn cation nên trong tinh thể

ng ời ta coi anion nh những quả cầu xếp khít nhau theo kiểu lptm,

lpck, hoặc lập ph ơng đơn giản Các cation có kích th ớc nhỏ hơn nằm

ở các hốc tứ diện hoặc bát diện

Tinh thÓ hîp chÊt ion d¹ng MX

§iÒu kiÖn bÒn cña cÊu tróc:

Na Cl

Cs Cl

Tinh thể CsCl

Tinh thể CsCl gồm hai mạng lập ph ơng đơn giản lồng vào nhau

Số phối trí của Cs và Cl đều bằng 8

ph ¬ng chÆt khÝt lång vµo nhau

Tinh thÓ vuarit

Cïng kiÓu m¹ng vuarit cã c¸cchÊt AlN, ZnO, BeO, GaN, InNSiC, HgS, CdS

Mạng sphalerit

Số phối trí của S và Zn đều bằng 4