Cơ sở hóa tinh thể

Ngót một thế kỉ qua, kể từ khi cấu trúc tinh thể đầu tiên được xác định, đã xuất hiệnnhữngthông tin ngày càng nhiều, ngày càng chính xác về trật tự bên trong của các chất kếttinh. Cũng nhờđó, nền tảng lí thuyết của các môn học liên quan đến thể kết tinh ngày càng thêm củngcố.Hoá học tinh thể có đối tượng nghiên cứu là mối quan hệ thành phần – cấu trúc – tínhchất củavật kết tinh và là địa chỉ ứng dụng của những kết quả nghiên cứu cấu trúc tinh thể.Cùng với sự pháttriển của...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Cơ sở hóa tinh thể LỜI NÓI ĐẦUNgót một thế kỉ qua, kể từ khi cấu trúc tinh thể đầu tiên được xác định, đã xuất hiệnnhữngthông tin ngày càng nhiều, ngày càng chính xác về trật tự bên trong của các chất kếttinh. Cũng nhờđó, nền tảng lí thuyết của các môn học liên quan đến thể kết tinh ngày càng thêm củngcố.Hoá học tinh thể có đối tượng nghiên cứu là mối quan hệ thành phần – cấu trúc – tínhchất củavật kết tinh và là địa chỉ ứng dụng của những kết quả nghiên cứu cấu trúc tinh thể.Cùng với sự pháttriển của ngành giáo dục và đào tạo nước nhà, trường Đại học Tổng hợp nay là Đạihọc Quốc gia HàNội đã từng đưa môn học này (với 3 – 4 đơn vị học trình) vào danh mục các chuyên đềtrong quy trìnhđào tạo cử nhân, thạc sĩ địa chất học, hoá học.Phần đầu gồm các chương một và hai, trình bày sơ lược những kiến thức cơ sở về chấtkết tinhvà tinh thể học hình thái. Chương ba là hình học cấu trúc tinh thể, chú trọng vào kháiniệm và cách suyđoán 230 nhóm đối xứng không gian, hệ điểm quy tắc, quan hệ dạng quen – cấu trúc vàtóm lược vềRoentgen tinh thể học. Chương bốn gồm những khái niệm cơ bản của hoá học tinh thể,phân loại vàmô tả các loại cấu trúc. Cuối chương, đặc điểm hoá học tinh thể của một số loại chấttự nhiên và nhântạo được trình bày khái lược.Chương năm có nội dung về tinh thể thực với những sai khác chủ yếu trong cấu trúc vàthànhphần hoá học của chúng; kể cả các hiện tượng đa hình, đồng hình, dung dịch cứng vàsự phân rã, biếndạng dẻo trong khoáng vật tạo đá v.v…; tức là một phần những gì giới tự nhiên đầybiến cố đã để lạitrên sản phẩm của nó. Chương năm là một trong những nội dung chính: tính chất vật lí,hoá học củatinh thể trong mối liên quan phụ thuộc với cấu trúc của chúng (do đồng tác giả PhóGiáo sư NgụyTuyết Nhung soạn). Cuối cùng, chương sáu dành cho những đặc điểm hoá học tinh thểcủa một sốkhoáng vật tạo đá chính.Cuốn sách đã hoàn thành với sự giúp đỡ, khuyến khích, chia sẻ kinh nghiệm và tài liệuv.v... củađồng nghiệp. Đặc biệt, Phó Giáo sư Nguyễn Tất Trâm, Phó Giáo sư Đặng Mai đã đọcvà cho nhiềunhận xét quý báu, giúp hoàn thiện nội dung và hình thức. Các tác giả xin bày tỏ lòng biếtơn.Với rất nhiều cố gắng mong đạt tới chất lượng cao nhất cho cuốn sách nhưng biếtrằng, cuốnsách này chưa thể đáp ứng được sự mong đợi của mọi giới bạn đọc, các tác giả sẵnsàng tiếpnhận với lòng biết ơn về mọi ý kiến đóng góp, mong sao cuốn sách này sẽ ngày càng bổíchhơn.Các tác giả11MỞ ĐẦUNội dung môn họcCăn cứ vào kết quả phân loại các chất kết tinh theo các tiêu chí về đặc điểm thànhphần và cấutrúc bên trong, vào kết quả nghiên cứu tính chất của chúng, hoá học tinh thể có nhiệmvụ góp phần xửlí mối tương quan của thành phần hóa học và cấu trúc của tinh thể với tính chất củachúng, nhằm giúpngành vật liệu học, ngọc học, v.v... rút ra những luận điểm mang tính quy luật trongnghiên cứu chếtạo, hoặc xử lí chế tác nguyên liệu khoáng vật, làm ra những vật liệu mới với tính năngđịnh sẵn, hoặcnhững sản vật mới với giá trị thương phẩm cao.Với tư cách là sản phẩm của tự nhiên, tinh thể khoáng vật luôn lưu giữ những dấu ấncủa cácquá trình xảy ra sâu trong lòng đất. Khảo sát đặc điểm về thành phần và cấu trúc tinhthể của khoángvật trong sự phụ thuộc vào điều kiện (nhiệt độ và áp suất) thành tạo là một nội dungnghiên cứu củađịa chất.Sơ lược lịch sử phát triển môn họcMột trong những người đặt nền móng cho hoá học tinh thể là Goldschmidt. Trongnhững côngtrình về địa hoá học, ông đã quan tâm đặc biệt đến ý nghĩa của môn học này. Ông đãcông bố nhiềucông trình ở Viện Hàn lâm Khoa học Na Uy và năm 1954, sau khi ông qua đời, nhiềucông trình kháccủa ông được đăng tải trong tạp chí “Hoá học tinh thể”.Trước khi trở thành môn học độc lập, hoá học tinh thể đã trải qua nhiều giai đoạn pháttriển.− Haỹy R.Y. (1801) đã đề xuất ý tưởng cho rằng tất cả các hợp chất tương đồng vềthành phầnhoá học thì sẽ kết tinh theo một đa diện tinh thể nhất định. Quy luật này được hiệuchỉnh một phần bởimột vài phát kiến sau đó.− Theo Wollaston W.H. (1808), một số hợp chất khác nhau về thành phần hoá học lại códạngtinh thể giống nhau. Ví dụ, calcit CaCO3, magnesit MgCO3 và siderit FeCO3, chúng kếttinh thànhcùng một đa diện hình mặt thoi (gồm 6 mặt hình thoi bằng nhau).− Mitscherlich E. (1819) cũng có phát hiện tương tự với cặp hợp chất KH2PO4 vàKH2AsO4.Ông gọi đó là hiện tượng đồng hình (isomorphism).Hình dạng đều đặn của tinh thể làm nảy sinh khuynh hướng tìm nguyên nhân trong sựsắp xếpnguyên tử bên trong đa diện. Ngay từ năm 1675, Newton I. đã viết trong “Quang học”rằng khi tinhthể thành tạo thì không những các hạt xếp ngay hàng thẳng lối để tạo đa diện đều đặn,mà nhờ khảnăng phân cực chúng còn tự xoay, hướng các đầu giống nhau về một phía.− Haỹy R.Y. (1784) đã làm thí nghiệm trên những tinh thể có cát khai (tính dễ tách giãnthànhtinh thể đa diện dưới tác dụng của lực cơ học) tốt và đi đến giả định rằng tinh thể củamỗi chất hìnhthành ...