Cơ sở vật lý chất rắn

ĐĐAẠÏII HOHỌÏCC QUOQUỐÁCC GGIIAA TTHAHÀØNHNH PPHOHỐÁ HOHỒÀ CHCHÍÍ MMIINHNH TRTRƯƯƠỜØNNGG ĐĐAẠÏII HOHỌÏCC KKHOAHOA HOHỌÏCC TTỰỰ NNHHIIEÊNÂN GGSS..TTSS.. LLeêâ KKhahắécc BBììnhnh 22000606 NONỘÄII DDUUNNGG MMOÔÂNN HOHỌÏCC 1.tinh thểchất rắn. 2.liên kết trong tinh thểchất rắn. 3.dao động của mạng tinh thể. 4.tính chất nhiệt của chất rắn. 5.khíelectron tựdo trong kim loại. 6.năng lượng của electron trong tinh thểchất rắn. 7.các chất bán dẫn điện. 8.tính chất từcủa chất rắn. 9.siêu dẫn. Tính chất vật lýcủa chất rắn 2 cách tiếp cận : 1. Xây dựng mô hình đơn giản vàdựa vào các định luật cơ bản đã biết đểsuy ra tính chất. 2. Xuất phát từtính chất đã biết của các nguyên tửriêng lẻ vàxét xem các tính chất đóthay đổi nhưthếnào khi đưa các nguyên tửlại gần nhau đểtạo thành chất rắn. SASÁÙCCHH TTHAHAMM KKHAHẢỎO 1.Christman J. R., Fundamentals of Solid State Physics, John Wiley & Son , 1988 2.Kittel Charles , Introduction to Solid State Physics, Seventh Edition, John Wiley & Son Inc., 1996 BaBàiøi 11 1) Mạng tinh thể. 2) Cấu trúc tinh thểcủa một sốtinh thểđơn giản. 3) Phân tích cấu trúc tinh thểbằng phương pháp nhiễu xạtia X. CaCáùcc lloaoạïii cchahấátt rarắénn Vậtliệukếttinh: cácnguyêntửsắpxếptuần hoàntrongkhônggian •* Đơntinhthể: cácnguyêntửsắpxếptuần hoàntrongtoànkhônggiancủavậtliệu Đatinhthể •* Đatinhthể: gồmnhiềutinhthểnhỏhoặc hạt •Vậtliệuvôđịnhhình: cácnguyêntửsắpxếp khôngtuầnhoàntrongkhônggian CCƠƠ SƠSỞÛ VAVẬÄTT LYLÝÙ CCHAHẤÁTT RARẮÉNN I.I. CaCấáuu ttrurúùcc ttiinhnh tthehểå Tinhthểlàsựsắpxếptuầnhoàntrongkhônggiancủa cácnguyêntửhoặcphântử = + Cấutrúctinhthể= mạngtinhthể+ cơsở CCƠƠ SƠSỞÛ VAVẬÄTT LYLÝÙ CCHAHẤÁTT RARẮÉNN II.II. MaMạïngng ttinhinh tthehểå ρ ρ ρ a1 a2 a3 -vectơtịnhtiếncơsở cóthểchọntùyý CCƠƠ SƠSỞÛ VAVẬÄTT LYLÝÙ CCHAHẤÁTT RARẮÉNN 1)1) MMôô tatảû MaMạïngng ttiinhnh tthehểå Cách1 : ρ ρ ρ ρ Tn = n1a1 + n2a2 + n3a3 vectơtịnhtiếncủamạngtinhthể ρ ρ ρ Tùycáchchọn a1 ,a2 ,a3 n1 , n2 và n3 cóthểlàsốnguyênhoặcsốphân v Tấtcả n1 , n2 và n3 đềulàsốnguyên: ρ ρ ρ cácvectơ a1 ,a2 ,a3 - vectơtịnhtiếnnguyêntố v Chỉ mộttrongcácsố n , n và n khôngphảisốnguyên: ρ ρ ρ 1 2 3 cácvectơ a1,a2 ,a3 - vectơtịnhtiếnđơnvị CCƠƠ SƠSỞÛ VAVẬÄTT LYLÝÙ CCHAHẤÁTT RARẮÉNN MMôô tatảû MaMạïngng ttiinhnh tthehểå Cách2 : Ô ngnguyêuyênntốvàôđơnvị Ô nguyêntốđưρợcρtạoρthànhtừcácvectơ nguyêntố a1 ,a2 ,a3 . ρ ρ ρ Ô đơnvị từcácvectơđơnvị a 1 , a 2 , a 3 . v Ô nguyên tốchỉchứamộtnútmạng. v Ô nguyên tốcóthểcócácdạnghìnhhọckhácnhau nhưngluôncóthểtíchnhỏnhấtvàbằngnhau. CCƠƠ SƠSỞÛ VAVẬÄTT LYLÝÙ CCHAHẤÁTT RARẮÉNN 22)) SSựự đđoốáii xxứứngng cucủûaa mamạïngng ttiinhnh tthehểå Yếutốđốixứng : phépbiếnđổikhônggianlàm chomạngtinhthểtrùnglạivớichínhnó. v Đốixứngtịnhtiến v Cáctrụcquay C1 , C2 , C3 , C4 vàC6. vMặtphẳngphảnxạgươngm. v TâmđảoI . CCƠƠ SƠSỞÛ VAVẬÄTT LYLÝÙ CCHAHẤÁTT RARẮÉNN 55 ttrurụïcc qquuaayy ttrroongng ttiinhnh tthehểå Trụcquay cấpn: a + 2acos αn quay quanhtrụcgóc 2π α = a n αn n αn mạngtinhthểtrùngvớichínhnó a 1+2cosαn = sốnguyên hay 2cosαn = sốnguyên cosαn αn Cn -1 2π/2 C2 -0,5 2π/3 C3 0 2π/4 C4 0,5 2π/6 C6 1 2π/1 C1 Vìsao không cótrục 5 vàtrục 7 trong tinh thểchất rắn ? 77 HeHệä ttiinhnh tthehểå Mỗi hệtinhthểcómộttậptốithiểu củacácyếutốđốixứng Hệtinhthể Sốyếutốđốixứngtốithiểu Tam tà C1 ( không) Đơntà C2hoặc( C2 + I ) Trựcthoi 3 trụcC2hoặc( C2 + I ) Baphương C3 hoặc( C3 + I ) Bốnphương C4 hoặc( C4 + I ) Sáuphương C6 hoặc( C6 + I ) Lậpphương 4 trụcC3 33)) CaCáùcc mamạïngng ttiinhnh tthehểå cơcơ babảûnn .. MaMạngïng BBrraavvaaisis ρ ρ ρ Cáchchọncácvectơ a1 ,a2 ,a3 củaBravais: 1. Ô cótínhđốixứngcaonhấtcủahệmàtinh thểđượcxếpvào. 2. Ô cósốgócvuônglớnnhấthoặcsốcạnh bằngnhauvàsốgócbằngnhaunhiềunhất. 3. Ô cóthểtíchnhỏnhất( ônguyêntố) Nếukhôngthểthoρ ûaρmãnρđồngthời3 tínhchấtđóthì chọncácvectơ a1 ,a2 ,a3 theothứtựưutiên1, 2, 3. Chỉcó7 dạngôđơnvịcóthểdùngđểlấpđầykhônggian củamạngtinhthể. CCƠƠ SƠSỞÛ VAVẬÄTT LYLÝÙ CCHAHẤÁTT RARẮÉNN MaMạïngng ttiinhnh tthehểå hhaiai cchhieiềuàu Mạng Đặcđiểmcủaô o Mạngnghiêng a1 ¹ a2 ; g ¹ 90 o Mạnglụcgiác a1 = a2 ; g = 120 o Mạngvuông a1 = a2 ; g = 90 o Mạngchữnhật a1 ¹ a2 ; g = 90 o Mạngchữnhậttâmmặt a1 ¹ a2 ; g = 90 CCƠƠ SƠSỞÛ VAVẬÄTT LYLÝÙ CCHAHẤÁTT RARẮÉNN Tinhthểbachiều 14 ô Bravais Hệtam tà Hệđơn tà Hệtrực thoi Hệba phương Hệbốn phương Hệsáu phương Hệlập phương Mạngtinhthểbachiều ρ a3 a1 ¹ a2 ¹ a3 ; Ô P Hệtam tà α¹β¹γ β α ρρ aa22 a ¹a ¹a ; ρ γ 1 2 3 ρa a 1 Hệđơn tà α = β = 90o ¹γ 1 Ô P Ô C a1¹a2¹a3 ; Hệtrực thoi α = β = γ = 90o Ô P Ô C Ô I Ô F a1 = a2 = a3 ; o o Hệba phương Ô P α = β = γ < 120 ,¹90 a1 = a2 ¹ a3 ; Hệbốn phương α = β = 90o ; γ = 120o Ô P Ô I a = a ¹ a ; Hệsáu phương 1 2 3 Ô P α = β = γ = 90o Hệlập phương a1 = a2 = a3 ; α = β = γ = 90o Ô P Ô I Ô F SoSốá nunúùtt ttrrongong ôô đđơnơn vịvị LP I : 2 nút LP F : 4 nút CCƠƠ SƠSỞÛ VAVẬÄTT LYLÝÙ CCHAHẤÁTT RARẮÉNN Ô C thuộchệbốnphương cóthểđượcmôtảbởiôP củahệbốnphương. Mạnglậpphươngtâmmặt cóthểđượclấpđầybởicác ôlậpphươnghoặcômặt thoi. CCƠƠ SƠSỞÛ VAVẬÄTT LYLÝÙ CCHAHẤÁTT RARẮÉNN CCƠƠ SƠSỞÛ VAVẬÄTT LYLÝÙ CCHAHẤÁTT RARẮÉNN ÔÔ ngunguyeyênân totốá WWignignerer--SSeeiitztz Ô Wigner-Seitz của mạnglậpphươngI CáchvẽôWigner-Seitz CCƠƠ SƠSỞÛ VAVẬÄTT LYLÝÙ CCHAHẤÁTT RARẮÉNN 4)4) ChChỉỉ sosốá MMillillerer 11.. ChChỉỉ sosốá MMilleillerr cucủûaa nunúùtt mamạïngng titinhnh tthehểå Vị trícủa1 nútnàođócủamạng, đốivớigốctoạđộđãchọn, đượcxácđịnhbởi3 toạđộx , y , z củanó. Cáctoạđộđóđược viếtbằng x = h a1 , y = k a2 vàz = l a3 trongđóa1, a2 , a3 làcácthôngsốcủamạngvàh, k vàllàcác sốnguyên. Nếulấya1, a2 , a3 làmđơnvịđođộdàidọctheocáctrụccủa mạngthìtoạđộcủanútsẽlàcácsốh, k vàl . Cácsốđóđược gọilàchỉsốcủanútvàđượckýhiệulà[[h k l]] hay hkl. CCƠƠ SƠSỞÛ VAVẬÄTT LYLÝÙ CCHAHẤÁTT RARẮÉNN 22.. ChChỉỉ sosốá MMilleillerr cucủûaa chchieiềàuu ttrroongng ttiinhnh tthehểå Chiềucủamộtđườngtrongmạngcóthể xácđịnhbằngcáchvẽđườngsong song vớiđườngđóqua gốc. ChỉsốMiller củađườnglàtọađộcủa điểmđầutiênmàđườngđiqua. Nếutọađộcủađiểmđólàu, v, w thì chiềucủađườngsẽlà [uvw]. Theo quyước, ngườitadùng tậpcácsốnguyênnhỏnhất. [½½1] , [1 1 2] và[2 2 4] chỉcácchiềutươngđương, nhưngngườita dùng[1 1 2]. Cácchỉsốâmđượcviếtvớidấungangởtrênđầu. CCƠƠ SƠSỞÛ VAVẬÄTT LYLÝÙ CCHAHẤÁTT RARẮÉNN 33.. ChChỉỉ sosốá MMilleillerr cucủûaa cacáùcc mamặëtt ttrroongng ttiinhnh tthehểå Vị trícủamộtmặtđượcxácđịnhbởi3 điểmmàmặtđócắt 3 trụctọađộ. z CáchxácđịnhchỉsốMiller chomặt : -biểuthịđộdàitừgốctọađộđếncác giaođiểmđótheođơnvịcủathôngsố C mạng: A , B vàC. O B y -lậpnghịchđảo A -quyđồngmẫusố. Giảthửmẫusố chungnhỏnhấtlàD. x x y z + + = 1 -cácsốnguyên A B C h = D /A , k = D /B và l = D / C làcácchỉsốMiller củamặtvàđượcký hx + ky + lz = D hiệubằng ( h k l ). D = hA= kB= lC CCƠƠ SƠSỞÛ VAVẬÄTT LYLÝÙ CCHAHẤÁTT RARẮÉNN ChChỉỉ sosốá MMiillellerr cucủûaa cacáùcc mamặëtt ttrroongng ttiinhnh tthehểå Mộthọmặtsong song vàcáchđềunhauđược biểuthịbằngcácchỉsốMiller nhưnhau. CCƠƠ SƠSỞÛ VAVẬÄTT LYLÝÙ CCHAHẤÁTT RARẮÉNN KKhoahoảûngng cacáùchch gigiưữãa cacáùcc mamặtët (( hhklkl )) HọmặtcóchỉsốMiller càngnhỏcókhoảngcáchgiữa haimặtkếnhaucànglớnvàcómậtđộcácnútmạng cànglớn CCƠƠ SƠSỞÛ VAVẬÄTT LYLÝÙ CCHAHẤÁTT RARẮÉNN Mộtvàitínhchấtđángnhớ: * (hkl) biểuthịchomột họmặtsong song vớinhau * Mặt(hkl) gầngốctọađộnhấtcắtcáctrụctọađộở a1 a2 a3 z h k l Vớihệlậpphương: a3 l a O 2 y + [ hkl] vuônggócvới(hkl) a1 k a h dhkl = x h2 + k2 + l2 CCƠƠ SƠSỞÛ VAVẬÄTT LYLÝÙ CCHAHẤÁTT RARẮÉNN IIIIII.. CaCấuáu trutrúcùc ttiinhnh tthehểå cucủûaa momộätt sosốá ttiinhnh tthehểå đđơnơn giagiảnûn Tinhthể= MạngBravais+ cơsở ClCs 0 0 0 & ½½½ ClNa 0 0 0 & ½0 0 Kim cương 0 0 0 & ¼¼¼ MMôô tatảû cacấáuu ttrurúùcc KKimim ccưươơngng 0 1/ 2 0 1/ 4 3/ 4 1/ 2 0 1/ 2 3/ 4 1/ 4 0 1/ 2 0 MạngBravais : lậpphươngtâmmặtF Cơsở : gồm2 nguyêntửở( 0,0,0 ) và(1/4,1/4,1/4 ) Ô đơnvịchứa8 nguyêntử Hệsốlấpđầy : 0, 34 : mạngkimcươngkhôngthuộcloại mạngxếpchặt Sốphốitrí k = 4 KếttinhtheomạngkimcươngcóC , Si, Ge,thiếcxám... CaCấáuu ttrurúùcc xexếápp cchahặtët Cáccáchsắpxếpcácquảcầurắn nhưnhautrongkhônggiansaocho phầntrốngcònlạigiữachúnglànhỏ nhất: Ởlớpdướicùng, cácquảcầu đượcxếpchặttrênmộtmặtphẳng khimỗiquảcầutiếpxúcvới6 quả cầuxungquanh CaCấáuu ttrurúùcc xexếápp cchahặtët Lớpdướicùng: lớpA Lớpthứhai: LớpB Cóhaicáchxếplớpthứba: Cấutrúcxếpchặt ABABAB… Lụcgiácxếpchặt ABCABCABC... Lậpphươngtâmmặt CaCấáuu ttrurúùcc xexếápp cchahặëtt :: FFCCCC FCC: ThứtựsắpxếpABCABCABC... Mặtthứbađượcđặttrêncácchỗlõmcủamặtthứnhất màmặtthứhaikhôngchiếm. CCƠƠ SƠSỞÛ VAVẬÄTT LYLÝÙ CCHAHẤÁTT RARẮÉNN CaCấáuu ttrurúùcc xexếápp cchahặëtt :: FFCCCC CCƠƠ SƠSỞÛ VAVẬÄTT LYLÝÙ CCHAHẤÁTT RARẮÉNN CaCấáuu ttrurúùcc xexếápp cchahặëtt :: FFCCCC CCƠƠ SƠSỞÛ VAVẬÄTT LYLÝÙ CCHAHẤÁTT RARẮÉNN CaCấáuu ttrurúùcc lulụïcc ggiaiáùcc xexếápp cchahặtët :: HHCPCP HCP: ThứtựsắpxếpABABAB... Mặtphẳngthứbađượcđặtthẳngtrênmặtđầutiên củacácnguyêntử Mô tảcấutrúcLụcgiácxếpchặt • • • • • • • • • • • • • • • • • MạngBravais : lụcgiácP Cơsở : gồm2 nguyêntửnhưnhauở( 0,0,0 ) và( 2/3,1/3,1/2 ) Hệsốlấpđầy ( bởicácquảcầu) : 0,74 . Tỷsố a3/a1 = ( c / a ) = 1,633 Sốphốitrí : k = 12. a CaCấáuu ttrurúùcc lulụïcc ggiaiáùcc xexếápp cchahặtët :: HHCPCP CCƠƠ SƠSỞÛ VAVẬÄTT LYLÝÙ CCHAHẤÁTT RARẮÉNN CaCấáuu ttrurúùcc lulụïcc ggiaiáùcc xexếápp cchahặtët :: HHCPCP CCƠƠ SƠSỞÛ VAVẬÄTT LYLÝÙ CCHAHẤÁTT RARẮÉNN IV. Phântíchcấutrúctinhthểbằng phươngphápnhiễuxạtiaX Không thểphânbiệtđược Tia X cácchi tiếtbéhơnbước sóngcủabứcxạmàta dùngđểquansátchúng. n g , A ù Khoảngcáchcủacác c so ù ơ nguyêntửtrongtinhthể ư Nơtron B chỉvàokhoảng Å . Electron Muốnquansátđượccấu trúcbêntrongtinhthểcần dùngnhữngbứcxạcó Năng lượng photon X , keV bướcsóngcỡ Å. Năng lượng nơtron , 0,01 eV Năng lượng electron ,100 eV TiaX : Tia X 12,4 0 λ(A ) = E(keV) n g , A ù Vớichùmneutron c so ù 0,28 ơ ư 0 Nơtron E(eVλ) (A ) = B 0,28 Electron E(eV) Vớichùmelectron Năng lượng photon X , keV λ(A0) = 12 Năng lượng nơtron , 0,01 eV E(eV) Năng lượng electron ,100 eV 11)) SSựự nhnhiễuiễu xaxạï ttừừ momộätt hohọï mamặëtt cucủûaa mamạngïng titinhnh tthehểå ĐịnhluậtBragg GiaGoiatohothoataăntagêncgươcøươngønkhigkhi ĐĐịnịnhhlulauätaBrätBraggagg CôngthứcBragg :hệquảcủatínhchấtcơbảncủatinhthểlàtínhtuầnhoànmà khôngliênquangìđếnthànhphầnhóahọccủatinhthểcũngnhưcáchsắpxếp củacácnguyêntửtrongnhữngmặtphẳngphảnxạ. Năm 1915 haicha con nhàhọ Bragg đượcgiảithưởngNobel về nhữngđónggóptronglĩnhvực phântíchcấutrúctinhthểbằng phươngphápnhiễuxạtiaX. NămđóW.L. Bragg mới25 tuổi, làngườitrẻnhấtđượcgiảithưởng lớnnày. sinh viên trường Cambridge § ChiếutinhthểvớitiaX đơnsắcthườngkhôngchocáctia nhiễuxạvìđểthỏamãncôngthứcBragg cầnchiếutiaX theomộtchiềunhấtđịnhvớibướcsóngxácđịnhmớicó nhiễuxạtừmộthọmặtnàođó. § DựavàocôngthứcBragg 2dsinθ = nλ cóthểsửdụngcácphươngphápsau: Ø giữnguyêngóctới, thayđổibướcsóng: PhươngphápLaue Ø Giữnguyênbướcsóng, thayđổigóctới: Phươngpháptinhthểquay PhươngphápDebye–Schrerrer ( phươngphápbột)• 22)) PhPhưươơngng pphaháùpp LLaueaue Nguồn Phimchụp tiaX tiaX trắng Collimator Tinhthể cốđịnh TiaX Phimchụpngược Phimchụpthuận PhươngphápLaue Tinhthể TiaX tới AûnhnhiễuxạLauecủaSi theochiều[001] Mộtđiểmtươngứngvớimộthọmặttinhthể 33)) PhPhưươơngng pphaháùpp titinhnh tthehểå quayquay Oáng chuẩn trục Cổng ra Cổng vào Buồng Debye-Scherrer Giálắp mẫu Cần khóa an toàn PPhhưươơnngg phphaápùp bobộtät 44)) PhPhưươơngng pphaháùpp bobộätt Phươngphápbột Bài 2 I. Bảnchấtcuảcáclưcïtươngtáctrongtinhthể § KhiđưahainguyêntửA vàB lạigầnnhauchúngbắtđầu tươngtácvớinhau. >>nếunănglượngcủahệgiảm,lựchútgiữacácnguyên tửthắng à chúngcóthểtạonênphântửAB ổnđịnh. >> nếunănglượngcủahệtăng, chúngđẩynhau à chúng khôngthểtạothànhphântử. § Giữacácnguyêntửcóthểcólựchấpdẫn, lựctừvàđiện tácdụng. § Đánhgiánănglượnghútgiữahainguyêntửởcáchnhau khoảnga do cácloạilựcnóitrênđiđếnkếtluận: Bảnchấtcủacáclưcïhúttrongtinhthểlàlựcđiện . NănglượnghútcódạngUhút = A/r vớiA làmộthằngsố § Muốntạocáchệổnđịnhtừcácnguyêntửhoặcphântử, giữa chúngkhôngnhữngcầncólựchútmàcòncầncólựcđẩy. Tuy cóthểcónguồngốckhácnhau, cáclựcđẩycómộtđặcđiểm chunglàgiảmnhanhtheokhoảngcáchr giữacácnguyêntử: n nănglượngđẩycódạngUđẩy = B/r vớiBlàmộthằngsố và n>>1 . Nóichung, nănglượngtương tácgiữahainguyêntửtrong tinhthểlàmộthàmcủa khoảngcáchr giữachúng, gồmcóhaiphần U (r) = Uhút + Uđẩy . Đồthịbiểudiễnsựphụ thuộccủaU vàor códạng điểnhìnhnhưởhình bên II. Cácloạiliênkếttrongchấtrắn ² Sựkhácnhaugiữacácloạiliênkếttrongtinhthểkhông phảido bảnchấtcủatươngtácmàởsựkhácnhautrongsự phânbốcủaelectrontrongcácnguyêntử. Khiđưacác nguyêntửlạigầnnhauđểtạonêntinhthểchấtrắn, do tương tácgiữachúngcósựphânbốlạicủacácelectrontrongcác nguyêntử. ± Quátrìnhphânbốlạiđiệntíchkhiđóthỏamãnđiềukiện bảotoànđiệntíchtrongtoànhệvàcóxuhướngsaochocác nguyêntửcólớpvỏngoàicùngđầyelectron. ± Cácnguyêntử thựchiệnsựphânbốlạiđiệntíchbằng cáchnhườnghoặcthuelectron, tậpthểhoácácelectron ( mộtphần, toànbộ) hay chỉdo sựbiếndạngcáclớpvỏ electron. Cácloạiliênkết: liênkếtsơcấp • Liên kếtsơcấp : electron hoánđổihoặcgópchung electron . Liênkếtmạnh(100 -1000 KJ/mol hoặc1 -10 eV/nguyêntử) • LiênkếtIon: tươngtácCoulomb mạnhgiữacácion âm ( nguyêntửnhậnthêmelectron ) vàcácion dương( các nguyêntửmấtelectron ) Vídụ-Na+ Cl- • Liênkếtđồnghóatrị: cácphântửgópchungelectron để bãohòahóatrị. VídụH2 • Liênkếtkimloại : cácnguyêntửbịion hóa, mấtmộtvài electron từvùnghóatrị. Cácelectron tạothànhmộtbiển electron , giữchocácgốcnguyêntửởđúngvịtrí. 1)1) LiLieênân kekếátt iionon • Sựtạothànhliênkếtion : 1. Sựion hóaxuấthiệndo sựchuyển electron từnguyêntửnàysang nguyêntửkhác Ion = nguyêntửtíchđiện Anion = nguyêntửtíchđiệnâm Cation= nguyêntửtíchđiệndương 2. Cácion tráidấuhútnhaubởilựctươngtác Coulomb mạnh: 3. Liênkếtion khôngcóhướng: cácnguyêntửcóthể bịhútvàonhautừbấtkỳhướngnào. LiLieênân kekếátt iionon Liên kếtion làsựliênkếtgiữacácion tráidấu. Sựxuấthiện củacácion do cácnguyêntửkhácloạinhườngvàthuđiệntử khiđượclạigầnnhau. Vídụ : nguyêntửNa nhườngmộtelectronchonguyêntửClvà trởthànhion dươngvớilớpvỏngoài8 electron: Na : ...2s22p63s1 Na+ : ... 2s22p6 trongkhiđónguyêntửClkhinhậnthêmmộtelectrontrởthành ion âmvớilớpvỏngoàicùngcó8 electron: Cl : ...2s22p63s23p5 Cl- : ... 3s23p6 . LiLieênân kekếátt iionon • Sựchuyểnelectron làmgiảmnănglượngcủahệnguyêntử, nghĩalàsựchuyểnelectron làcólợivềmặtnănglượng. •Chúýkíchthướctươngđốicủacácion : Na co lạivàClnở ra. Liênkếtion : rấtmạnh, khôngđịnhhướng LiLieênân kekếátt iionon Mỗi ion vớilớpvỏngoàiđầyelectronđượcxemnhưmộtquả cầurắnvớibánkínhion xácđịnh. Chúngcóxuhướngkéođến mìnhtốiđacácion ngượcdấu. Sốion tốiđađóđượcquyđịnhbởitỷsốr+/ r- . Bánkínhion ( Ao ) Li+ : 0,68 Na+ : 0,95 K+ : 1,33 Rb+ : 1,48 Cs+ : 1,67 F- : 1,36 Cl- : 1,81 Br- : 1,95 I- : 2,16 Khitạothànhtinhthể, mỗiion cóxuhướngkéođếnmìnhtối đacácion ngượcdấu. Sốion tốiđađóđượcquyđịnhbởitỷsốcủacácbánkínhion . Cáccấuhìnhsẽmấttínhổnđịnhnếucácion dươngquánhỏ ( cácion + cóthểdịchchuyểndễdàngtheocácchỗhổng). Ngượclại, nếutỷsốr+/ r- tăngđếnmộtmứcnàođósẽlàm thayđổicấuhìnhtheochiềutăngcủasốphốitrík . Vídụ : Với NaCl, tỷsốrNa/rCl = 0,54 : quanh Na+ có6 ion Cl- ( k = 6) dẫn đếncấutrúctinhthểnhưhìnhbên. ( Quanhmộtion Cl- có12 ion Cl- ). Với CsCl, tỷsốrCs/rCl = 0,92 : quanhion dươngCs+ có8 ion Cl- baoquanh à cấuhìnhlậpphương TTinhinh tthehểå iionon Cáctinhthểion khôngdẫnđiện. Lựctĩnhđiệngiữacácion tươngđốimạnh. Chấtrắnion cứng, cóđiểmnóngchảycao 22)) LiLieênân kekếátt đđoồàngng hohóùaa ttrịrị • Trongliênkếtđồnghóatrị, cácelectron góp chunggiữacácnguyêntử. VídụđơngiảnnhấtlàphântửH2, trongđó electron chuyểnđộngởgiữacáchạtnhânnhiều hơnlàtrongtừngnguyêntử, nhờđótạoraliên kếtgiữahainguyêntử. Sựtạothànhliênkếtđồnghóatrị: Chiasẻcácelectron hóatrị •Cóthểmôtảbởisựphủcủacácquỹđạo •LiênkếtđồnghóatrịcótínhđịnhhướngCAO. Liênkết-theochiềucácquỹđạophủnhaunhiềunhất LiLieênân kekếátt đđoồàngng hohóùaa ttrịrị MộtnguyêntửvớiN’electron hóatrịcóthểcósốliênkết đồnghóatrịtốiđabằng8-N’. Vídụ : 2 2 6 2 5 v Nguyên tửCl cóZ Cl =17 (1s 2s 2p 3s 3p ) N’= 7 , 8 -N’= 1 -> chỉcóthểtạomộtliênkếtđồng hóatrịtạothànhphântửCl2 Cl= Cl v Nguyên tửSi có4 electron hóatrịN’= 4 , 8 -N’= 4. Do đó nguyêntửSicóthểtạo4 liênkếtđồnghóatrị. TTinhinh tthehểå đđoồàngng hohóùaa ttrịrị CácnguyêntốthuộcnhómIV củaBảngTuầnhoàncó4 electron ởlớpvỏngoàicùng: C : …2s2 2p2 Si : …3s2 3p2 Ge : …4s2 4p2 α-Sn: …5s2 5p2 Xuhướngchungcủacácnguyêntửnàykhitạothànhchất rắnlàtạovới4 nguyêntửlâncận4 mốiliênkếtđồnghóa trị( bằngcáchgópchungcácelectronngoài). Cácliênkết đóđịnhhướngdướigóc10905 đốivớinhau. TTinhinh tthehểå đđoồàngng hohóùaa ttrịrị Quanh1 nguyêntửbấtkìcó4 nguyêntửnằmởđỉnhcủacáctứ diệnđềuvànguyêntửđangxétnằm ởtâmcủatứdiệnđó. Cáchsắpxếp nhưvậycủacácnguyêntửC dẫnđến mạngkiểukimcương. Đặcđiểmnổibậtcủaliênkếtđồnghóatrịlàtínhđịnhhướng. Cáctinhthểnguyêntử( đồnghóatrị) thườnggiòndo liênkết đồnghóatrịkhôngchophépcácnguyêntửdịchchuyểntương đốimàkhônglàmđứtliênkếtgiữachúng. Cáctinhthểđồnghóatrịcónhiệtđộnóngchảycao, độrắnvà độbềncao. Phầnliênkếtion củaliênkếttrongcáctinhthể2 thànhphần Tinhthể Phầnion