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

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:154

Thêm vào BST

Báo xấu

7
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

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!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

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

CHƯƠNG 3 CẤU 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 chính Các quy luật hình học: sự đối xứng và tuần hoàn, mạng tinh thể, ô (mạng) cơ sở Hóa 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 5
Cấu 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 XỨNG Trục 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 6 Trục 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 XỨNG Hai hình được coi là đối xứng khi tất cả các điểm hình học của chúng đối xứng qua một phép nào đó Để 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 phương Tâm đối xứng: tâm khối: C 9 mặt đối xứng: 9P 3 trục đối xứng bậc 4 4 trục đối xứng bậc 3 6 trục đối xứng bậc 2  Ký hiệu: 3L44L36L29PC PGS. TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 10
2.2.QUY ƯỚC KÍ HIỆU CÁC LỚP ĐỐI XỨNG (Kí hiệu Herman – Maughin) TT YẾU TỐ ĐỐI XỨNG KÍ HIỆU GHI CHÚ 1 Ln n n= 1, 2, 3, 4 và 6 2 Lin _ _ _ _ _ _ n 1, 2, 3, 4, 6 (Li1=C, Li3= L3C …) 3 P m 4 Ln vuông góc P n/m 5 Ln và P chứa Ln nm 6 Ln vuông góc P và P chứa Ln n/mm 7 Ln vuông góc L2 n2 8 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 thể Nối các nút mạng bằng những đường thẳng: Mạng lưới không gian tinh thể Các 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 sở Phụ 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 14
PGS. TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 15
Số phần tử của một ô cơ sở Đặc trưng cho mật Thí dụ: độ vật chất Số phần tử thuộc về ô cơ Lưu ý: sở: (1/8 x 8) + (½ x 6) = 4 • Mỗi đỉnh là chung cho nhiều ô cơ sở • Phần tử ở tâm mặt: thuộc về 2 mặt PGS. TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 16
2.4. Ô MẠNG BRAVAIS Có 14 kiểu mạng thuộc 7 hệ theo tương quan: - Giữa 3 kích thước: a, b, c - Giữa 3 góc: , ,  Tất cả các CR tinh thể đều có ô mạng cơ sở thuộc về 1 trong 14 kiểu mạng Bravais PGS. TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 17
18
19
2.5. PHƯƠNG VÀ MẶT TINH THỂ Để thuận lợi cho việc mô tả và tính toán tinh thể, có thể dùng công cụ toán giải tích PGS. TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 20