Bài giảng Cơ sở khoa học vật liệu: Chương 3 - PGS. TS. Nguyễn Ngọc Hà

Bài giảng Cơ sở khoa học vật liệu: Chương 3 Cấu trúc tinh thể, gồm các nội dung chính sau những giả thuyết về cấu trúc tinh thể; khái niệm mạng tinh thể; hóa học tinh thể; hóa lý tinh thể;... Mời các bạn cùng tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Cơ sở khoa học vật liệu: Chương 3 - PGS. TS. Nguyễn Ngọc Hà CHƯƠNG 3CẤU TRÚC TINH THỂ PGS. TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 1 VIẾT TẮT• MTT: Mạng tinh thể • NLTD: Năng lượng tự do• LPTM: Lập phương tâm • SCBM: Sức căng bề mặt mặt • KT: Kết tinh• LPTK: Lập phương tâm • VL: Vật liệu khối • NT: Nguyên tử• LGXC: Lục giác xếp chặt • PT: Phân tử PGS. TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 2 1. NHỮNG GIẢ THUYẾT VỀ CẤU TRÚC TINH THỂ Các giả thuyết về cấu trúc tinh thể được xây dựng nhằm:• Làm rõ quy luật sắp xếp các phần tử cấu tạo trong không gian cấu trúc• Sự hình thành các kiểu cấu trúc đặc trưng• Sự hình thành liên kết giữa chúng  Giải thích các tính chất của vật liệu PGS. TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 3 Các giả thuyết chínhCác quy luật hình học: sự đối xứng và tuần hoàn, mạng tinh thể, ô (mạng) cơ sởHóa học tinh thể: độ sít chặt, lỗ hổng trong MTT, các kiểu cấu trúc đặc trưng, ảnh hưởng của bán kính ion đến trật tự sắp xếp… PGS. TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 4 2. KHÁI NIỆM MẠNG TINH THỂ Xem: NT, ion, PT như chất điểm  chúng tuân theo quy luật đối xứng, tuần hoàn trong không gian cấu trúc Mỗi chất điểm trong không gian tinh thể: nút mạng Từ 2 nút mạng: xác định một đường thẳng đặc trưng cho sự liên kết giữa chúng Nối các nút mạng bằng những đường thẳng: mạng lưới không gian cấu trúc tinh thể PGS. TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 5Cấu trúc tinh thể của NaCl PGS. TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 6 2.1. KHÁI NIỆM ĐỐI XỨNG Đối xứng: sự lặp lại chính mình của các phần tử qua các phép đối xứng Tâm đối xứng (C): của 2 điểm là trung điểm đường thẳng nối 2 điểm đó Mặt đối xứng (P) (Mặt gương): của 2 điểm là mặt phẳng vuông góc tại trung điểm đường thẳng nối 2 điểm đó PGS. TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 7 2.1. KHÁI NIỆM ĐỐI XỨNGTrục đối xứng bậc n (Ln): của 2 điểm là đường thẳng mà khi quay điểm một góc 3600/n quanh trục thì điểm này lặp lại vị trí của điểm kia. Bậc n: 2, 3, 4 và 6Trục đối xứng nghịch đảo (Lin): của 2 điểm là đường thẳng khi quay điểm một góc 3600/n, rồi lấy đối xứng qua mặt gương thì lặp vị trí của điểm kia PGS. TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 8 2.1. KHÁI NIỆM ĐỐI XỨNGHai hình được coi là đối xứng khi tất cả các điểm hình học của chúng đối xứng qua một phép nào đóĐể mô tả tính đối xứng trong tinh thể, cần liệt kê hết các yếu tố đối xứng mà tinh thể có. Tập hợp các yếu tố đối xứng của 1 khối đa diện: lớp đối xứng của đa diện đó PGS. TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 9 Thí dụ về khối lập phươngTâm đối xứng: tâm khối: C9 mặt đối xứng: 9P3 trục đối xứng bậc 44 trục đối xứng bậc 36 trục đối xứng bậc 2  Ký hiệu: 3L44L36L29PC PGS. TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 102.2.QUY ƯỚC KÍ HIỆU CÁC LỚP ĐỐI XỨNG (Kí hiệu Herman – Maughin)TT YẾU TỐ ĐỐI XỨNG KÍ HIỆU GHI CHÚ1 Ln n n= 1, 2, 3, 4 và 62 Lin _ _ _ _ _ _ n 1, 2, 3, 4, 6 (Li1=C, Li3= L3C …)3 P m4 Ln vuông góc P n/m5 Ln và P chứa Ln nm6 Ln vuông góc P và P chứa Ln n/mm7 Ln vuông góc L2 n28 Ln vuông góc P và L2 thuộc P n/m2 PGS. TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 11 2.3. MẠNG KHÔNG GIAN TINH THỂ VÀ CÁC ĐẶC TRƯNG Ô CƠ SỞ 2.3.1. Mạng không gian tinh thểNối các nút mạng bằng những đường thẳng: Mạng lưới không gian tinh thểCác phần tử cấu trúc của tinh thể phải thỏa mãn 2 yếu tố: đối xứng và tuần hoàn trong không gian mạng 12 2.3.2. Ô mạng cơ sở Là phần thể tích nhỏ nhất khi tịnh tiến theo hướng các chu kz mạng a, b, c tạo thành toàn bộ tinh thể Mang toàn bộ các yếu tố đối xứng đặc trưng của MTT Tham số mạng: các cạnh a, b, c; góc giữa các cạnh , ,  PGS. TS. NGUYỄN NGỌC HÀ Các dạng ô mạng cơ sởPhụ thuộc vị trí các phần tử trong ô cơ sở, có thể phân thành 4 loại ô cơ sở:1) Ô mạng nguyên thủy (các phần tử chỉ chiếm vị trí nút mạng, kí hiệu P)2) Ô mạng tâm khối (ô nguyên thủy có thêm phần tử ở giữa, kí hiệu I)3) Ô mạng tâm mặt cơ sở (ô nguyên thủy có thêm phần tử ở tâm 2 mặt đối diện, kí hiệu C)4) Ô mạng tâm mặt (ô nguyên thủy có thêm phần tử ở tâm tất cả các mặt, kí hiệu F) PGS. TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 14PGS. TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 15 Số ...