Chương 12 : CÁC HỆ NGƯNG TỤ, LIÊN KẾT VÀ CẤU TRÚC PHÂN TỬ
Phụ thuộc vào các quả cầu của lớp thứ 3 nằm ở khoảng trống T hay O, ta có 2 kiểu xếp chặt nhất của các quả cầu : - Nếu các qủa cầu của lớp thứ 3 nằm trên khoảng trống tứ diện T, thì các quả cầu của lớp thứ 3 này nằm đúng trên lớp thứ nhất - và lớp thứ 4 lại nằm đúng trên lớp thứ 2. Sắp xếp theo kiểu này là kiểu 2 lớp - sẽ tạo thành mạng tinh thể lục phương (sáu phương)
Lập phương tâm diện : các quả cầu trong một lớp
Lục phương (sáu phương)
- Nếu các quả cầu của lớp thứ 3 nằm trên khoảng trống bát diện O, lớp thứ 4 sẽ nằm đúng trên lớp thứ nhất. Cứ thế lặp lại ta có kiểu xếp 3 lớp - sẽ tạo thành mạng tinh thể lập phương tâm diện. Theo kiểu này các lớp cầu thẳng góc với đường chéo của hình lập phương (xem hình sau) 12.5.Tinh thể ion 12.5.1.Cấu trúc của tinh thể ion 12.5.1.1.Điều kiện bền của tinh thể ion Một hợp chất ion bất kỳ sẽ kết tinh theo một dạng tinh thể xác định - để như thế nào cho năng lượng của hệ là cực tiểu. Người ta xem các ion như là các quả cầu cứng chắc chiếm các nút mạng. Để cho năng lượng cực tiểu thì quanh một ion càng nhiều ion ngược dấu càng tốt (vì liên kết ion không có tính định hướng) - số lượng các ion ngược dấu bao quanh một ion gọi là số phối trí nhưng không thể quanh một ion có kích thước bé lại có nhiều ion ngược dấu có kích thước lớn, khi ấy các ion cùng dấu có kích thước lớn sẽ tiếp xúc nhau, gây ra lực đẩy tĩnh điện - lúc ấy năng lượng không thể là cực tiểu được. Hay nói cách khác với một hợp chất ion xác định có số phối trí xác định phụ thuộc vào tỉ số bán kính. Sự phụ thuộc của số phối trí vào tỉ số bán kính, chúng ta sẽ chứng minh dễ dàng khi khảo sát từng loại mạng ở sau. Đứng trên góc độ tinh thể học, hợp chất ion thường được chia thành 4 loại : - Hợp chất AB (tỉ lệ ion ngược dấu : 1:1) - Hợp chất AB2 (tỉ lệ ion ngược dấu : 1:2) - Hợp chất ABO3 (tỉ lệ các ion : 1:1:3) - Hợp chất AB2O4 (tỉ lệ các ion : 1:2:4) Dưới đây ta sẽ khảo sát 2 loại hợp chất thường gặp : AB và AB2 12.5.1.2.Hợp chất AB Như NaCl, CsCl, ZnS,… mặc dù có tỉ lệ ion như nhau : 1:1, nhưng kiểu mạng lưới khác nhau, chỉ số phối trí khác nhau, vì như trên đã nói kiểu mạng lưới phụ thuộc vào yếu tố hình học, tức là phụ thuộc vào tỉ số bán kính rc : ra (Với rc, ra lần lượt là bán kính cation và anion) - Mạng tinh thể NaCl Mỗi loại ion tạo thành một mạng lưới lập phương mặt tâm có kích thước bằng nhau. Hai mạng lưới của 2 ion lồng vào nhau sao cho khi tịnh tiến một mạng lưới đi một khoảng a/2 (a là cạnh 94
HÓA ĐẠI CƯƠNG 1