Hoá học đại cương

Chất lỏng, chất rắn, tinh thể

Nguyên tử xếp chồng trong tinh thể ra sao, ô mạng cơ sở là gì và các cấu trúc khác nhau đặc khít đến đâu.

1 THCS 2 THPT 3 Đại học 4 Nâng cao 5 Nghiên cứu

Trực giácTrực giác: một chiếc hộp lặp lại

Trong chất khí các hạt ở xa nhau, trong chất lỏng chúng chạm nhau nhưng trượt qua nhau, còn trong chất rắn tinh thể chúng nằm theo một mẫu đều đặn lặp lại theo mọi hướng. Chiếc hộp nhỏ nhất lặp lại để dựng nên cả tinh thể là ô mạng cơ sở.

Chọn một cấu trúc, dùng 2–3 ô mỗi cạnh để thấy mẫu lặp lại và tăng cỡ nguyên tử lên 1 để các nguyên tử kề nhau chạm nhau.

Phổ thôngMức phổ thông: đếm nguyên tử trong một ô

Nguyên tử ở đỉnh được chia cho 8 ô nên tính $1/8$ ; ở cạnh $1/4$ ; ở mặt $1/2$ ; bên trong tính $1$ . Từ đó có số nguyên tử mỗi ô $Z$ : lập phương đơn giản 1, lập phương tâm khối (BCC) 2, lập phương tâm mặt (FCC) 4. Số phối trí là số lân cận gần nhất: 6, 8 và 12.

Ba cấu trúc kim loại lập phương
Cấu trúc	Z	Số phối trí	Độ đặc khít
Lập phương đơn giản	1	6	52 %
BCC	2	8	68 %
FCC	4	12	74 %

Ví dụ: Khối lượng riêng của đồng

Đồng có cấu trúc FCC với cạnh $a = 361$ pm và $M = 63{,}55$ g/mol. Tìm khối lượng riêng và bán kính nguyên tử.

Lời giải

$\rho = \dfrac{Z M}{N_A a^3} = \dfrac{4 \times 63{,}55}{6{,}022\times10^{23} \times (3{,}61\times10^{-8})^3} \approx 8{,}97$ g/cm³ (đo được 8,96). Nguyên tử chạm nhau dọc đường chéo mặt, $4r = \sqrt2\,a$ , nên $r = 128$ pm.

Đại họcĐại học: mạng ion và mạng cộng hoá trị

Trong NaCl mỗi ion được bao quanh bởi sáu ion trái dấu (phối trí 6 : 6); trong CsCl ion $\ce{Cs+}$ lớn hơn có tám lân cận (8 : 8). Tỉ lệ bán kính ion quyết định cấu trúc nào hình thành. Trong kim cương mỗi nguyên tử cacbon liên kết với bốn nguyên tử khác theo hình tứ diện nên cứng nhưng rỗng, độ đặc khít chỉ 34 %.

\Delta H_{\text{fus}} = T_{\text{fus}} \Delta S_{\text{fus}}

n\lambda = 2d\sin\theta \quad \text{(Bragg)}

P = \frac{nRT}{V - nb} - \frac{an^2}{V^2} \quad \text{(van der Waals)}