Vo co

23
MỘT SỐ VẤN ĐỀ VỀ TINH THỂ. PGS – TS Lê Kim Long, Đại học Quốc gia Hà Nội Đặt vấn đề: Trong chương trình hoá học phổ thông, phần trạng thái rắn của chất và cụ thể về tinh thể là một phần khá lí thú và trừu tượng. Sách giáo khoa đã nêu được một số ý tưởng cơ bản giáo viên cần tham khảo thêm tài liệu mới giúp học sinh hình dung đươc và áp dụng các kiến thức vào giải các bài toán liên quan. Chuyên đề này nhằm cung cấp các kiến thức cụ thể về cấu trúc tinh thể và vận dụng cho các bài tập liên quan Lý thuyết: * Cấu trúc tinh thể: Mạng lưới tinh thể (cấu trúc tinh thể) là mạng lưới không gian ba chiều trong đó các nút mạng là các đơn vị cấu trúc (nguyên tử , ion, phân tử ...). - Tinh thể kim loại - Tinh thể ion - Tinh thể nguyên tử ( Hay tinh thể cộng hoá trị) - Tinh thể phân tử. * Khái niệm về ô cơ sở: Là mạng tinh thể nhỏ nhất mà bằng cách tịnh tiến nó theo hướng của ba trục tinh thể ta có thể thu được toàn bộ tinh thể. Mỗi ô cơ sở được đặc trưng bởi các thông số: 1. Hằng số mạng: a, b, c, , , 2. Số đơn vị cấu trúc : n 3. Số phối trí 1

Transcript of Vo co

MỘT SỐ VẤN ĐỀ VỀ TINH THỂ.PGS – TS Lê Kim Long, Đại học Quốc gia Hà Nội

Đặt vấn đề:

Trong chương trình hoá học phổ thông, phần trạng thái

rắn của chất và cụ thể về tinh thể là một phần khá lí thú và

trừu tượng. Sách giáo khoa đã nêu được một số ý tưởng cơ bản

giáo viên cần tham khảo thêm tài liệu mới giúp học sinh hình

dung đươc và áp dụng các kiến thức vào giải các bài toán

liên quan. Chuyên đề này nhằm cung cấp các kiến thức cụ thể

về cấu trúc tinh thể và vận dụng cho các bài tập liên quan

Lý thuyết:

* Cấu trúc tinh thể: Mạng lưới tinh thể (cấu trúc tinh thể)

là mạng lưới không gian ba chiều trong đó các nút mạng là

các đơn vị cấu trúc (nguyên tử , ion, phân tử ...).

- Tinh thể kim loại

- Tinh thể ion

- Tinh thể nguyên tử ( Hay tinh thể cộng hoá trị)

- Tinh thể phân tử.

* Khái niệm về ô cơ sở:

Là mạng tinh thể nhỏ nhất mà bằng cách tịnh tiến nó theo

hướng của ba trục tinh thể ta có thể thu được toàn bộ tinh

thể.

Mỗi ô cơ sở được đặc trưng bởi các thông số:

1. Hằng số mạng: a, b, c, , ,

2. Số đơn vị cấu trúc : n

3. Số phối trí

1

4. Độ đặc khít.

I. Mạng tinh thể kim loại:1. Một số kiểu mạng tinh thể kim loại.

1.1. Mạng lập phương đơn giản:

- Đỉnh là các nguyên tử kim loại hay

ion dương kim loại.

- Số phối trí = 6.

- Số đơn vị cấu trúc: 1

1.2. Mạng lập phương tâm khối:

- Đỉnh và tâm khối hộp lập phương là

nguyên tử hay ion dương kim loại.

- Số phối trí = 8.

- Số đơn vị cấu trúc: 2

1.3. Mạng lập phương tâm diện

- Đỉnh và tâm các mặt của khối hộp

lập phương là các nguyên tử hoặc ion

dương kim loại.

- Số phối trí = 12.

- Số đơn vị cấu trúc:4

1.4. Mạng sáu phương đặc khít (mạng lục phương):

- Khối lăng trụ lục giác gồm 3 ô

mạng cơ sở. Mỗi ô mạng cơ sở là một khối

hộp hình thoi. Các đỉnh và tâm khối hộp

hình thoi là nguyên tử hay ion kim loại.

- Số phối trí = 12.

2

- Số đơn vị cấu trúc: 2

3

2. Số phối trí, hốc tứ diện, hốc bát diện, độ đặc khít của

mạng tinh thể, khối lượng riêng của kim loại.

2.1. Độ đặc khít của mạng tinh thể

2.2. Hốc tứ diện và hốc bát diện:

a. Mạng lập phương tâm mặt:

- Hốc tứ diện là 8

- Hốc bát diện là: 1 + 12.1/4 = 4

b. Mạng lục phương:

- Hốc tứ diện là 4

4

- Hốc bát diện là: 1 + 12.1/4 = 2

2.3. Độ đặc khít của mạng tinh thể

a) Mạng tinh thể lập phương tâm khối

2

3a

a

a

= 4r

Số quả cầu trong một ô cơ sở : 1 + 8. 1/8 = 2

Tổng thể tích quả cầu 342. .3 r

34 32. .( )3 4a

Thể tích của một ô cơ sở a3

a3

b) Mạng tinh thể lập phương tâm diện

a

a

a 2 = 4.r

Số quả cầu trong một ô cơ sở : 6. 1/2 + 8. 1/8 = 4

Tổng thể tích quả cầu 344. .3 r

34 24. .( )3 4a

5

= = 68%

= = = 74%

=

Thể tích của một ô cơ sở a3

a3

c) Mạng tinh thể lục phương chặt khít

Số quả cầu trong một ô cơ sở: 4. 1/6 + 4. 1/12 + 1 = 2

Tổng thể tích quả cầu 342. .3 r

342. .( )3 2a

Thể tích của một ô cơ sở 3 2 . 6. .2 2aa a

3 2a

a

a

a

a

aa 32

a 632a 6

3

a = 2.r¤ c¬ së

b=

a

Nhận xét: Bảng tổng quát các đặc điểm của các mạng tinh

thể kim loại

Cấu

trúc

Hằng số

mạng

Số

hạ

t

(n

)

Số

phố

i

trí

Số

hốc

T

Số hốc

O

Độ đặc

khít

(%)

Kim loại

Lập

phương

tâm

===90o

2 8 - - 68 Kim loại

kiềm,

Ba, Fe,

6

= = = 74%

khối

(lptk:b

cc)

a=b=c V, Cr, …

Lập

phương

tâm

diện

(lptd:

fcc)

===90o

a=b=c

4 12 8 4 74 Au, Ag,

Cu, Ni,

Pb, Pd,

Pt, …

Lục

phương

đặc

khít

(hpc)

== 90o

=120o

a≠b≠c

2 12 4 2 74 Be, Mg,

Zn, Tl,

Ti, …

2.4. Khối lượng riêng của kim loại

a) Công thức tính khối lượng riêng của kim loại

D = 33. .4 . A

M Pr N (*) hoặc D = (n.M) / (NA.V1 ô )

M : Khối lượng kim loại (g) ; NA: Số Avogađro, n: số

nguyên tử trong 1 ô cơ sở.

P : Độ đặc khít (mạng lập phương tâm khối P = 68%; mạng

lập phương tâm diện, lục phương chặt khít P = 74%)

r : Bán kính nguyên tử (cm), V1ô : thể tích của 1 ô

mạng.

b) Áp dụng:

7

Bài 1: Tính khối lượng riêng của tinh thể Ni, biết Ni

kết tinh theo mạng tinh thể lập phương tâm mặt và bán kính

của Ni là 1,24 0A .

Giải:

a

a

a 2 = 4.r

a = 04 4.1,24 3,507( )

2 2r A ; P =

0,74

Khối lượng riêng của Ni:

8 3 233.58,7.0,74

4.3,14.(1,24.10 ).6,02.10 =9,04

(g/cm3)

Bài 2: ( HSG QG 2007) Thực nghiệm cho biết ở pha rắn,

vàng ( Au) có khối lượng riêng là 19,4 g/cm3 và có mạng lưới

lập phương tâm diện. Độ dài cạnh của ô mạng đơn vị là

4,070.10-10 m. Khối lượng mol nguyên tử của vàng là: 196,97

g/cm3.

1.Tính phần trăm thể tích không gian trống trong mạng

lưới tinh thể của vàng.

2.Xác định trị số của số Avogadro.Giải:

a

a

a 2 = 4.r

- Số nguyên tử trong 1 ô cơ

sở:

8.1/8 + 6.1/2 = 4.

- Bán kính nguyên tử Au:

4.r = a 2 r= a 2

/4= 1,435.10-8 cm

8

Thể tích bị chiếm bởi các nguyên tử:

Vnguyên tử= 4/3..r3 = 4.4/3.3,14.(1,435.10-8 )3 = 5.10-23 cm3.

Thể tích 1 ô đơn vị:

V1ô = a3 = (4,070.10-8 )3 = 6,742.10-23 cm3.

Phần trăm thể tích không gian trống:

(V1ô - Vnguyên tử).100 / Vnguyên tử = 26%.

Trị số của số Avogadro: NA = (n.M)/ ( D.Vô) = 6,02.1023.

Bài 3: Đồng kết tinh theo kiểu lập phương tâm diện.

a. Tính cạnh của hình lập phương của mạng tinh thể và khoảng

cách ngắn nhất giữa hai tâm của hai nguyên tử đồng trong

mạng, biết nguyên tử đồng có bán kính bằng 1,28A0.

b. Tính khối lượng riêng của đồng theo g/ cm3. Cho Cu = 64.

Giải: Bán kính nguyên tử Cu là: r = 1,28.10-8 cm.

Từ công thức: 4.r = a 2 a= 4.r / 2= (4.1,28.10-8

)/1,41 = 3,63.10-8 cm.

Khoảng cách ngắn nhất giữa 2 tâm của hai nguyên tử đồng

trong mạng.

2.r = 2,56.10-8 cm.

Khối lượng riêng: D = (n.M) / (NA.V1 ô ) = 8,896 g/cm3.

Bài 4: ( HSG QG 2009) Máu trong cơ thể người có

màu đỏ vì chứa hemoglobin ( chất vận chuyển oxi chứa sắt).

Máu của một số động vật nhuyễn thể không có màu đỏ mà cá màu

khác vì chứa kim loại khác ( X). Tế bào đơn vị ( ô mạng cơ

sở) lập phương tâm diện của tinh thể X có cạnh bằng 6,62.10-8

cm. Khối lượng riêng của nguyên tố này là 8920 kg/m3.

9

a.Tính thể tích của các nguyên tử trong một tế bào và phần

trăm thể tích của tế bào bị chiếm bởi các nguyên tử.

b.Xác định nguyên tố X.

Giải:

Số nguyên tử trong một tế bào: 8.1/8 + 6.1/2 = 4.

Tính bán kính nguyên tử: r = 1,276.10-8 cm.

Thể tích bị chiếm bởi các nguyên tử V nguyên tử = 4.4/3..r3

= 3,48.10-23 cm3.

Thể tích 1 ô mạng cơ sở V 1ô = a3 = 4,7.10-23 cm3.

Phần trăm thể tích tế bào bị chiếm bởi các nguyên tử: 74%.

Khối lượng mol phân tử: M = 63,1 g/mol. Vậy X là đồng.

Bài 5: Xác định khối lượng riêng của Na, Mg, K.

Giải: Xác định khối lượng riêng của các kim loại trên theo

công thức:

D = 33. .4 . A

M Pr N Sau đó điền vào bảng và so sánh khối lượng riêng

của các kim loại đó, giải thích kết quả tính được.

Kim loại Na Mg AlNguyên tử khối (đv.C) 22,99 24,31 26,98

Bán kính nguyên tử ( 0A ) 1,89 1,6 1,43

Mạng tinh thể Lptk Lpck LptmĐộ đặc khít 0,68 0,74 0,74

Khối lượng riêng lý

thuyết (g/cm3)0,919 1,742 2,708

Khối lượng riêng thực

nghiệm (g/cm3)0,97 1,74 2,7

10

Nhận xét: Khối lượng riêng tăng theo thứ tự: DNa < DMg <

DAl. Là do sự biến đổi cấu trúc mạng tinh thể kim loại, độ

đặc khít tăng dần và khối lượng mol nguyên tử tăng dần.

II. Mạng tinh thể ion:

* Tinh thể hợp chất ion đợc tạo thành bởi những cation và

anion hình cầu có bán kính xác định

*Lực liên kết giữa các ion là lực hút tĩnh điện không định

hướng

* Các anion thường có bán kính lớn hơn cation nên trong tinh

thể người ta coi anion như những quả cầu xếp khít nhau theo

kiểu lptm, lpck, hoặc lập phơng đơn giản. Các cation có kích

thớc nhỏ hơn nằm ở các hốc tứ diện hoặc bát diện.

Bài 1: Tinh thể NaCl có cấu trúc lập phương tâm mặt của các

ion Na+, còn các ion Cl- chiếm các lỗ trống tám mặt trong ô

mạng cơ sở của các ion Na+, nghĩa là có 1 ion Cl- chiếm tâm

của hình lập phương. Biết cạnh a của ô mạng cơ sở là 5,58 0A .

Khối lượng mol của Na và Cl lần lượt là 22,99 g/mol; 35,45

g/mol. Cho bán kính của Cl- là 1,81 0A . Tính :

a) Bán kính của ion Na+. b) Khối lượng riêng của NaCl

(tinh thể).

Giải:

11

Các ion Cl - xếp theo kiểu lập phương tâm mặt, các cation

Na+ nhỏ hơn chiếm hết số hốc bát diện. Tinh thể NaCl gồm hai

mạng lập phương tâm mặt lồng vào nhau. Số phối trí của Na+

và Cl- đều bằng 6.

Số ion Cl- trong một ô cơ sở: 8.1/8 + 6.1/2 = 4

Số ion Na+ trong một ô cơ sở: 12.1/4 + 1.1 = 4

Số phân tử NaCl trong một ô cơ sở là 4

a.Có: 2.(r Na+ + rCl-) = a = 5,58.10-8 cm r Na+ = 0,98.10-

8 cm;

b.Khối lượng riêng của NaCl là:

D = (n.M) / (NA.V1 ô ) D = [ 4.(22,29 +

35,45)]/[6,02.1023.(5,58.10-8)3 ]

D = 2,21 g/cm3;

Bài 2: Phân tử CuCl kết tinh dưới dạng lập phương tâm diện.

Hãy biểu diễn mạng cơ sở của CuCl.

a) Tính số ion Cu+ và Cl - rồi suy ra số phân tử CuCl chứa

trong mạng tinh thể cơ sở.

b) Xác định bán kính ion Cu+.

Cho: D(CuCl) = 4,136 g/cm3 ; rCl-= 1,84 0A ; Cu =

63,5 ; Cl = 35,5

Giải:12

Các ion Cl - xếp theo kiểu lập phương tâm mặt, các cation

Cu+ nhỏ hơn chiếm hết số hốc bát diện. Tinh thể CuCl gồm hai

mạng lập phương tâm mặt lồng vào nhau. Số phối trí của Cu+

và Cl- đều bằng 6

Số ion Cl- trong một ô cơ sở: 8.1/8 + 6.1/2 = 4

Số ion Cu+ trong một ô cơ sở: 12.1/4 + 1.1 = 4; Số phân tử

CuCl trong một ô cơ sở là 4.

Khối lượng riêng củaCuCl là:

D = (n.M) / (NA.a3 ) a = 5,42.10-8 cm ( a là cạnh của hình

lập phương)

Có: 2.(r Cu+ + rCl-) = a = 5,42.10-8 cm rCu+ = 0,87.10-8 cm;

III. Tinh thể nguyên tử:

* Trong tinh thể nguyên tử, các đơn vị cấu trúc chiếm các

điểm nút mạng là các nguyên tử, liên kết với nhau bằng liên

kết cộng hoá trị nên còn gọi là tinh thể cộng hoá trị.

* Do liên kết cộng hoá trị có tính định hớng nên cấu trúc

tinh thể và số phối trí được quyết định bởi đặc điểm liên

kết cộng hoá trị,không phụ thuộc vào điều kiện sắp xếp không

gian của nguyên tử.

* Vì liên kết cộng hoá trị là liên kết mạnh nên các tinh thể

nguyên tử có độ cứng đặc biệt lớn, nhiệt độ nóng chảy và

nhiệt độ sôi cao, không tan trong các dung môi. Chúng là

chất cách điện hay bán dẫn.

Bài 1:

13

a) Hãy vẽ sơ đồ mô tả cấu trúc của một tế bào sơ đẳng của

kim cương.

b) Biết hằng số mạng a = 3,5 0A . Hãy tính khoảng cách giữa

một nguyên tử C và một nguyên tử C láng giềng gần nhất. Mỗi

nguyên tử C như vậy được bao quanh bởi mấy nguyên tử ở

khoảng cách đó?

c) Hãy tính số nguyên tử C trong một tế bào sơ đẳng và khối

lượng riêng của kim cương.

Giải:

a. * Các nguyên tử C chiếm vị trí các đỉnh, các tâm mặt và

một nửa số hốc tứ diện. Số phối trí của C bằng 4 ( Cacbon ở

trạng thái lai hoá sp2).

* Mỗi tế bào gồm 8.1/8 + 6.1/2 + 4 = 8 nguyên tử

* Khoảng cách giữa một nguyên tử Cacbon và một nguyên tử

cacbon láng giêng gần nhất là: 2r = d/4; với d là đường

chéo của hình lập phương d = 3.a .

2.r = 4/3.a = 1,51.10-8 cm;

14

b. Mỗi nguyên tử cacbon được bao quanh bởi 4 nguyên tử

cacbon bên cạnh.

c. Khối lượng riêng của kim cương:

D = VN A

Mn..

= 3823 )10.5.3.(10.02,6011,12.8

= 3,72 g/cm3

Bài 2: (HSG QG 2008) Silic có cấu trúc tinh thể giống kim

cương.

1. Tính bán kính nguyên tử silic. Cho khối lượng riêng của

silic tinh thể bằng 2,33g.cm-3; khối lượng mol nguyên tử của

Si bằng 28,1g.mol-1.

2. So sánh bán kính nguyên tử của silic với cacbon (rC =

0,077 nm) và giải thích.

Giải:

a. Từ công thức tính khối lượng riêng

D = VN A

Mn..

V1 ô = ( 8.28,1)/(2,33.6,02.1023) = 16,027 cm3.

a= 5,43.10-8 cm; d = 3.a = 5,43.10-8 .1,71 = 9.39.10-8 cm;

Bán kính của nguyên tử silic là: r = d/8 = 1,17 .10-8cm;

b. Có rSi (0,117 nm) > rC( 0,077 nm). Điều này phù hợp với quy

luật biến đổi bán kính nguyên tử trong một phân nhóm chính.IV. Một số kiểu mạng tinh thể kim loại.

IV.1. Mạng lập phương đơn giản:

- Đỉnh khối lập phương là các

nguyên tử kim loại hay ion dương kim loại; Số

phối trí = 6.

15

IV.2. Mạng lập phương tâm khối:

- Đỉnh và tâm khối hộp lập

phương là nguyên tử hay ion dương kim loại;

Số phối trí = 8.

IV.3. Mạng lập phương tâm diện

- Đỉnh và tâm các mặt của khối

hộp lập phương là các nguyên tử hoặc ion

dương kim loại; Số phối trí = 12.IV.4. Mạng sáu phương đặc khít (mạng lục

phương):

- Khối lăng trụ lục giác gồm 3

ô mạng cơ sở. Mỗi ô mạng cơ sở là một khối

hộp hình thoi. Các đỉnh và tâm khối hộp hình

thoi là nguyên tử hay ion kim loại;

- Số phối trí = 12.

V. Ảnh hưởng của liên kết kim loại đến tính chất vật lý của

kim loại

Do cấu trúc đặc biệt của mạng tinh thể kim loại mà các kim

loại rắn có những tính chất vật lý chung: tính dẫn điện,

tính dẫn nhiệt, tính dẻo, ánh kim. Các tính chất vật lý

chung đó đều do electron tự do trong kim loại gây ra.

Ngoài ra đặc điểm của liên kết kim loại: Mật độ nguyên tử

(hay độ đặc khít), mật độ electron tự do, điện tích của

cation kim loại cũng ảnh hưởng đến các tính chất vật lý

16

khác của kim loại như: độ cứng, nhiệt độ nóng chảy, nhiệt

độ sôi, tỷ khối.

VI. Độ đặc khít của mạng tinh thể, khối lượng riêng của kim

loại.

VI. 1. Độ đặc khít của mạng tinh thể

a) Mạng tinh thể lập phương tâm khối

Số quả cầu trong một ô cơ sở : 1 + 8. 1/8 = 2

Tổng thể tích quả cầu 342. .3 r

34 32. .( )3 4a

Thể tích của một ô cơ sở a3

a3

b) Mạng tinh thể lập phương tâm diện

a

a

a 2 = 4.r

Số quả cầu trong một ô cơ sở : 6. 1/2 + 8. 1/8 = 4

17

== = 68%

Tổng thể tích quả cầu 344. .3 r

34 24. .( )3 4a

Thể tích của một ô cơ sở a 3

a3

c) Mạng tinh thể lục phương chặt khít

Số quả cầu trong một ô cơ sở: 4. 1/6 + 4. 1/12 + 1 = 2

Tổng thể tích quả cầu 342. .3 r

342. .( )3 2a

Thể tích của một ô cơ sở 3 2 . 6. .2 2aa a

3 2a

a

a

a

a

aa 32

a 632a 6

3

a = 2.r¤ c¬ së

b=

a

VI.2. Khối lượng riêng của kim loại

a) Công thức tính khối lượng riêng của kim loại

D = 33. .4 . A

M Pr N (*)

M : Khối lượng kim loại (g) ; NA: Số Avogađro

P : Độ đặc khít (mạng lập phương tâm khối P = 68%; mạng

lập phương tâm diện, lục phương chặt khít P = 74%)

r : Bán kính nguyên tử (cm)

b) áp dụng:

18

= = = 74%

= = = 74%

Ví dụ 1: Tính khối lượng riêng của tinh thể Ni, biết Ni

kết tinh theo mạng tinh thể lập phương tâm mặt và bán kính

của Ni là 1,24 0A .

a

a

a 2 = 4.r

a = 04 4.1,24 3,507( )

2 2r A ; P =

0,74

Khối lượng riêng của Ni:

8 3 233.58,7.0,74

4.3,14.(1,24.10 ).6,02.10 =9,04

(g/cm3)

19

Ví dụ 2: Xác định khối lượng riêng của Na, Mg, K

Kim loại Na Mg AlNguyên tử khối (đv.C) 22,99 24,31 26,98

Bán kính nguyên tử ( 0A ) 1,89 1,6 1,43

Mạng tinh thể Lptk Lpck LptmĐộ đặc khít 0,68 0,74 0,74

Khối lượng riêng lý

thuyết (g/cm3)0,919 1,742 2,708

Khối lượng riêng thực

nghiệm (g/cm3)0,97 1,74 2,7

Bài 1. Đồng (Cu) kết tinh có dạng tinh thể lập phương tâm

diện.

a) Tính cạnh lập phương a( 0A ) của mạng tinh thể và khoảng

cách ngắn nhất giữa hai tâm của hai nguyên tử đồng trong

mạng, biết rằng nguyên tử đồng có bán kính bằng 1,28 0A .

b) Tính khối lượng riêng d của Cu theo g/cm3. (Cho Cu = 64).

HD: a) 042 4 2 2. 2 2.1,28 3,62

2ra r a r A

b) Số nguyên tử Cu trong mạng tinh thể: 1 18. 6. 48 2

33 23 8 3

4. 4.64 8,96 /6,02.10 .(3,62.10 )Cu

CuMm gd g cm

V a cm

Bài 2. Phân tử CuCl kết tinh dưới dạng lập phương tâm diện.

Hãy biểu diễn mạng cơ sở của CuCl.

a) Tính số ion Cu+ và Cl - rồi suy ra số phân tử CuCl chứa

trong mạng tinh thể

cơ sở.20

b) Xác định bán kính ion Cu+.

Cho: d(CuCl) = 4,136 g/cm3 ; rCl = 1,84 0A ; Cu =

63,5 ; Cl = 35,5

Bài 3. Từ nhiệt độ phòng đến 1185K sắt tồn tại ở dạng Fe

với cấu trúc lập phương tâm khối, từ 1185K đến 1667K ở dạng

Fe với cấu trúc lập phương tâm diện. ở 293K sắt có khối

lượng riêng d = 7,874g/cm3.

a) Hãy tính bán kính của nguyên tử Fe.

b) Tính khối lượng riêng của sắt ở 1250K (bỏ qua ảnh hưởng

không đáng kể do sự dãn nở nhiệt).

Thép là hợp kim của sắt và cacbon, trong đó một số

khoảng trống giữa các nguyên tử sắt bị chiếm bởi nguyên tử

cacbon. Trong lò luyện thép (lò thổi) sắt dễ nóng chảy khi

chứa 4,3% cacbon về khối lượng. Nếu được làm lạnh nhanh thì

các nguyên tử cacbon vẫn được phân tán trong mạng lưới lập

phương nội tâm, hợp kim được gọi là martensite cứng và dòn.

Kích thước của tế bào sơ đẳng của Fe không đổi.

c) Hãy tính số nguyên tử trung bình của C trong mỗi tế bào

sơ đẳng của Fe với hàm lượng của C là 4,3%.

d) Hãy tính khối lượng riêng của martensite. (cho Fe =

55,847; C = 12,011;

số N = 6,022. 1023 )

HD: a) Số nguyên tử Fe trong một mạng cơ sở lập phương tâm

khối là: 2

21

08323 3 232.55,847 2.55,847 2,87.10 2,876,022.10 . 6,022.10 .7,874Fe

md a cm AV a

033 4 1,244aa r r A

b) ở nhiệt độ 1250 sắt tồn tại dạng Fe với cấu trúc mạng lập

phương tâm diện.

Ta có: 02 2. 2 2.1,24 3,51a r A ; 3

23 8 34.55,847 8,58 /6,022.10 .(3,51.10 )Fe

gd g cmcm

c) Số nguyên tử trung bình của C trong mỗi tế bào sơ đẳng

của Fe là:% . 4,3.2.55,847 0,41812,011 % .12,011 95,7.12,011

C F em C mFe

d) Khối lượng riêng của martensite: 323 8 3

(2.55,847 0,418.12,011) 8,20 /6,022.10 .(2,87.10 )g g cm

cm

Bài 4. a) Hãy vẽ sơ đồ mô tả cấu trúc của một tế bào sơ

đẳng của kim cương.

b) Biết hằng số mạng a = 3,5 0A . Hãy tính khoảng cách giữa

một nguyên tử C và một nguyên tử C láng giềng gần nhất. Mỗi

nguyên tử C như vậy được bao quanh bởi mấy nguyên tử ở

khoảng cách đó?

c) Hãy tính số nguyên tử C trong một tế bào sơ đẳng và khối

lượng riêng của kim cương.

Bài 5. Tinh thể NaCl có cấu trúc lập phương tâm mặt của các

ion Na+, còn các ion Cl- chiếm các lỗ trống tám mặt trong ô

mạng cơ sở của các ion Na+, nghĩa là có 1 ion Cl- chiếm tâm

của hình lập phương. Biết cạnh a của ô mạng cơ sở là 5,58 0A .

Khối lượng mol của Na và Cl lần lượt là 22,99 g/mol; 35,45

g/mol.

22

Tính :

a) Bán kính của ion Na+. b) Khối lượng riêng của NaCl (tinh thể).

23