Bài giảng Tinh thể và khoáng vật - Chương 1: Mở đầu

Bài giảng Tinh thể và khoáng vật Chương 1 được biên soạn gồm các nội dung chính sau: Các trạng thái cơ bản của vật chất; chất rắn kết tinh và chất rắn vô định hình; tinh thể và các tính chất cơ bản; mối liên quan giữa tinh thể và các ngành khoa học khác. Mời các bạn cùng tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Tinh thể và khoáng vật - Chương 1: Mở đầu TINH THỂ - KHOÁNG VẬT (Crystallography – Mineralogy)• Thời gian: 28 tiết.• Kiểm tra giữa kỳ (Trắc nghiệm): 20%• Thi cuối kỳ (Trắc nghiệm): 80%• Tài liệu tham khảo: • [1] La Thị Chích, Hoàng Trọng Mai (2011). Khoáng vật học. NXBĐHQG TP.HCM. • [2] Trịnh Hân, Quan Hán Khang và nnk (1979). Tinh thể học đại cương. NXB Đại học và Trung học chuyên nghiệp. Tinh thể học – Khoáng vật học  Tinh thể học: khoa học nghiên cứu quá trình hình thành, sự sắp xếp các nguyên tử ở trạng thái rắn, các tính chất hóa lý và ứng dụng của chúng.  Tinh thể học tia X (X-ray crystallography).  Khoáng vật học: khoa học nghiên cứu khoáng vật về mặt hình thái, thành phần, cấu trúc tinh thể và các tính chất của khoáng vật cũng như nguồn gốc hình thành và sự biến đổi của chúng.  Trọng tâm là khoáng vật tạo đá.2 Chương 1: Mở đầu1. Các trạng thái cơ bản của vật chất2. Chất rắn kết tinh và chất rắn vô định hình3. Tinh thể và các tính chất cơ bản4. Mối liên quan giữa tinh thể và các ngành khoa học khác Các trạng thái cơ bản của vật chất  Trạng thái vật chất: các hình thức khác nhau của pha vật chất. Mỗi pha là một tập hợp các điều kiện vật lý và hóa học.  Các trạng thái vật chất  Trạng thái rắn → chất rắn  Trạng thái lỏng → chất lỏng  Trạng thái khí → chất khí  Độ trật tự4 Chất rắn kết tinh (crystalline)  Tinh thể được cấu tạo từ các vi hạt (nguyên tử, phân tử, ion) liên kết chặt chẽ với nhau và sắp xếp theo một trật tự tuần hoàn trong không gian. Mỗi vi hạt luôn dao động nhiệt quanh vị trí cân bằng của nó.  Bên ngoài tinh thể được giới hạn bởi các đỉnh, cạnh và mặt. Cấu trúc bên trong quyết định hình dạng bên ngoài.  Cấu trúc tinh thể: bao gồm đặc điểm về mạng tinh thể và hình mẫu nguyên tử.  Mạng tinh thể  Là sự sắp xếp các nút mạng trong không gian.  Hai nút mạng bất kỳ tạo một hàng mạng → thông số hàng → các hàng mạng song song nhau có cùng thông số hàng.  Ba nút mạng không nằm trên cùng một đường thẳng → mặt mạng → thông số họ mặt mạng.  Ba mặt mạng riêng biệt cắt nhau → ô mạng → ô mạng cơ sở5 Chất rắn kết tinh (tt)6 Cuprit Pyrit Mạng tinh thể7 Chất rắn kết tinh (tt)  Chất rắn có cấu trúc tinh thể gọi là chất rắn kết tinh.  Các chất rắn kết tinh được cấu tạo từ cùng một loại hạt, nhưng cấu trúc tinh thể không giống nhau thì những tính chất vật lí của chúng cũng rất khác nhau.  Mỗi chất rắn kết tinh ứng với mỗi cấu trúc tinh thể có một nhiệt độ nóng chảy xác định không đổi ở mỗi áp suất cho trước.8 Chất rắn kết tinh (tt) Đường nóng chảy T Tnc t9 Chất rắn kết tinh (tt)  Trong tinh thể thực thường có những khuyết tật (tức là các sai hỏng so với cấu trúc lí tưởng) nên tính chất của các vật rắn tinh thể bị thay đổi rất nhiều.  Tinh thể lý tưởng: các hạt phân bố vào đúng vị trí nút mạng hoàn toàn trật tự.10 Chất rắn kết tinh (tt) Tinh thể muối ăn Cấu trúc tinh thể muối ăn d(Cl-Cl/Na-Na) = 0,563nm11 Chất rắn kết tinh (tt) Kim cương Than chì1213 Chất rắn kết tinh (tt)  Mặc dù kim cương và than chì giống nhau về thành phần hóa học - đều hoàn toàn carbon - tinh thể học tia X cho thấy sự sắp xếp các nguyên tử dẫn đến sự khác nhau về tính chất giữa chúng.  Trong kim cương, các nguyên tử carbon được sắp xếp theo khối tứ diện và được giữ với nhau bằng liên kết cộng hóa trị đơn, tạo cho nó kết nối mạnh theo mọi hướng.  Ngược lại, than chì tạo bởi các lớp chồng lên nhau, trong đó nguyên tử carbon liên kết lục giác bằng các liên kết đơn và đôi, không có liên kết cộng hóa trị giữa các lớp.14 Chất rắn vô định hình (amorphous=without form)  Chất rắn vô định hình: không có cấu trúc tinh thể → không có dạng hình học xác định.  Có tính đẳng hướng và không có nhiệt độ nóng chảy (hoặc đông đặc) xác định.  Một số vật rắn có thể vừa là tinh thể, vừa là vô định hình.15 Chất rắn vô định hình (tt) Thủy tinh núi lửa Đường nóng chảy (obsidian) T t16 Thạch anh opal1718 So sánh chất rắn kết tinh – chất rắn vô định hình Kết tinh Vô định hình  Có dạng hình học  Có dạng ...