Bài giảng Hóa học chất rắn - PGS.TS. Trần Vũ Diễm Ngọc

Bài giảng Hóa học chất rắn cung cấp cho người học những kiến thức như: Giới thiệu hóa học chất rắn; Cấu trúc nguyên tử và cấu trúc vật liệu; Phản ứng hóa học; Phương pháp tổng hợp chất rắn; Các phương pháp xác định đặc tính chất rắn. Mời các bạn cùng tham khảo!

Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Hóa học chất rắn - PGS.TS. Trần Vũ Diễm Ngọc 8/28/2021 HÓA HỌC CHẤT RẮN (Solid State Chemistry) Giảng viên: PGS.TS. Trần Vũ Diễm Ngọc Email: ngoc.tranvudiem@hust.edu.vn 11 1. Giới thiệu hóa học chất rắn Hóa học chất rắn nghiên cứu về cấu trúc, tính chất hóa học, tính chất vật lý, chế tạo và ứng dụng của vật rắn 22 1 8/28/2021 1. Giới thiệu hóa học chất rắn Chất rắn: là 1 trạng thái tồn tại của vật chất, trong đó các phần tử cấu tạo (phần tử, nguyên tử, ion) tập hợp ở trạng thái bền vững. Do liên kết bền vững, chất rắn có hình dạng và kích thước nhất định, không bị biến đổi theo hình dạng bình chứa như chất lỏng, khí Nghiên cứu về chất rắn là nghiên cứu về vật liệu (khoa học và công nghệ chế tạo vật liệu) Khoa học vật liệu: vật lý chất rắn và hóa học chất rắn3 1. Giới thiệu hóa học chất rắn Chế tạo Cấu trúc Đặc trưng Tính chất4 2 8/28/2021 1. Giới thiệu hóa học chất rắn Cấu trúc: nguyên tử, vật liệu (đơn giản, phức hợp) Các dạng phản ứng: điện hóa, ô xi hóa – khử, hòa nguyên, axit – bazo, …Động học các phản ứng. Các phương pháp chế tạo vật rắn: điện hóa, luyện kim bột, đốt cháy, sol-gel, CVD, trùng hợp polyme … Các phương pháp xác định đặc tính vật rắn: phương pháp hóa học, vật lý 55 2. Cấu trúc nguyên tử và cấu trúc vật liệu 2.1 Cấu trúc nguyên tử Nguyên tử được cấu tạo bởi hạt nhân mang điện tích dương (proton & nơtron) và các điện tử mang điện tích âm (electron) chuyển động xung quanh hạt nhân theo một quỹ đạo xác định. 66 3 8/28/2021 2. Cấu trúc nguyên tử và cấu trúc vật liệu 2.1 Cấu trúc nguyên tử Khối lượng nguyên tử Đơn vị khối lượng (amu) + Khối lượng của mỗi proton: mp =1.67 x 10-27 kg (~ 1.67 x 10-24 g); + me ~ 9.11 x 10-31 kg7 2. Cấu trúc nguyên tử và cấu trúc vật liệu 2.1 Cấu trúc nguyên tử Các dạng liên kết Liên kết ion Liên kết cộng hóa trị Liên kết kim loại Liên kết Van Der Walls 88 4 8/28/2021 2. Cấu trúc nguyên tử và cấu trúc vật liệu 2.1 Cấu trúc nguyên tử Là phần tử nhỏ nhất của 1 chất ở trạng thái tự do mà có thể mang đầy đủ tính chất của chất đó. Liên kết công hóa trị: Liên kết giữa các nguyên tử trong phân tử hợp chất hoặc đơn chất bằng cặp e dùng chung - Phân tử không phân cực: trọng tâm e- trùng e+ - Phân tử phân cực: trọng tâm e- và e+ cách nhau 1 khoảng l 99 2. Cấu trúc nguyên tử và cấu trúc vật liệu 2.1 Cấu trúc nguyên tử Liên kết ion: Liên kết tạo được bởi lực hút giữa ion + và - - Các nguyên tử, nguyên tố hóa học có tính chất khác nhau. - Đặc trưng liên kết giữ KL và PK: NaCl Liên kết ion càng mạng thì lớp ngoài cùng chưa ít e, nhằm nằm gần hạt nhân. Liên kết ko dị hướng Vật liệu có tính giòn cao10 5 8/28/2021 2. Cấu trúc nguyên tử và cấu trúc vật liệu 2.1 Cấu trúc nguyên tử Liên kết kim loại: liên kết sinh ra bởi lực hút tĩnh điện giữa các e tự do và các ion dương, các e gắn kim loại với nhau tạo liên kết kim loại 1111 2. Cấu trúc nguyên tử và cấu trúc vật liệu 2.1 Cấu trúc nguyên tử Liên kết Van der Waals - Hiệu ứng lưỡng cực tức thời và tương tác lưỡng cực, - Lực liên kết giữa các phân tử với nhau - Liên kết Van der Waals yếu. - Nguyên nhân duy nhất mà các khí hiếm liên kết với nhau, và hình thức trội hơn của tương tác giữa các hình thái điện tử trung hoà với tất cả các liên kết bão hoà của chúng. 1212 6 ...