SGK Vật Lí 10 - Bài 34. Chất rắn kết tinh. Chất rắn vô định hình

  • Bài 34. Chất rắn kết tinh. Chất rắn vô định hình trang 1
  • Bài 34. Chất rắn kết tinh. Chất rắn vô định hình trang 2
  • Bài 34. Chất rắn kết tinh. Chất rắn vô định hình trang 3
  • Bài 34. Chất rắn kết tinh. Chất rắn vô định hình trang 4
Chất rắn két tinh Chất rắn vô đinh hình
Các chất rắn được phân thành hai loại : kết tinh và vô định hình. Cách phân loại này dựa trên những đặc điếm gì về cấu trúc và tính chất của các chất rắn ?
Hình 34.1
HI Tinh thể của một chất được hình thành trong quá trình nóng chảy hay đông đặc của chất đó ?
I - CHẤT RẮN KẾT TINH
Cấu trúc tinh thể
Có thể quan sát thấy các hạt muối ăn (NaCl) có dạng khối lập phương (Hình 34.1); các viên đá thạch anh csvơọ) có dạng khối lăng trụ sáu mặt và hai đầu là hình chóp Sở đĩ hạt muối, viên đá thạch anh,... có dạng hình học xác định nêu trên là do chúng có cấu trúc tinh thể. Nhờ sử dụng tia Rơn-ghen (hay tia X), người ta đã nghiên cứu được cấu trúc tinh thể.
Câu trúc tình thể hay tinh thể là cấu trúc tạo bởi các hạt (nguyên tử, phân tử, ion) liên kết chặt vói nhau bằng những lực tưong tác và sắp xếp theo một trật tự hình học không gian xác định gọi là mạng tinh thê, trong đó mỗi hạt luôn dao động nhiệt quanh vị trí cân bằng của nó.
Ví dụ : Tinh thể muối gồm các ion Cl~ và Na+, mỗi ion dao động nhiệt quanh một vị trí cân bằng trùng với mỗi đỉnh của khối lập phương (Hình 34.2). Chất rắn có cấu trúc tinh thể được gọi là chất rắn kết tinh (hay chất rắn tinh thể).
Kích thước tinh thể của một chất có thể thay đổi từ vài xentimét đến cỡ phần mười nanômét (1 nm = 10-9 m) tuỳ thuộc quá trình hình thành tinh thể diễn biến nhanh hay chậm : tốc độ kết tinh càng nhỏ, tinh thể có kích thước càng lớn.
Các đặc tính cùa chất rắn kết tỉnh
Các chất rắn kêt 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. Ví dụ : Kim cương và than chì là các chất rắn được cấu tạo từ cùng các nguyên tử cacbon (C) nhưng có cấu trúc tinh thể khác nhau (Hình 34.3), nên chúng có những tính chất không giống nhau. Kim cương rất cứng và không dẫn điện ; còn than chì khá mềm và dẫn điện.
Mỗi chất rắn kết tinh (ứng với một cấu trúc tinh thể) có một nhiệt độ nóng chảy xác định không đổi ở mỗi áp suất cho trước. Ví dụ : ở áp suất chuẩn (latm) nước đá nóng chảy ở o°c, thiếc nóng chảy ở 232°c, sắt nóng chảy ở 1 530°C,...
Các chất rắn kết tinh có thể là chất đơn tinh thể hoặc chất đa tinh thể.
Muối, thạch anh, kim cương,... là các chất đơn tinh thể. Các chất này được cấu tạo chỉ từ một tinh thể, tức là tất cả các hạt của nó được sắp xếp ương cùng một mạng tinh thể chung. Chất rắn đơn tinh thể có tính dị hướng, tức là các tính chất vật lí của nó (độ nở dài, độ bền,...) không giống nhau theo các hướng khác nhau ương tinh thể.
Hầu hết các kim loại (sắt, đồng,...) và hợp kim là các chất đa tinh thể. Các chất này được cấu tạo từ vô số tinh thể rất nhỏ liên kết hỗn độn với nhau. Chất rắn đa tinh thể có tính đẳng hướng, tức là những tính chất vật lí của nó đều giống nhau theo mọi hướng trong tinh thể.
ứng dụng của các chất rắn kết tinh
Các đơn tinh thể silic (57) và gemani (Ge) được dùng làm các linh kiện bán dẫn (điôt, trandito các mạch vi điện tử,...). Kim cương rất cứng nên được dùng làm mũi khoan, dao cắt kính, đá mài,...
Hình 34.3 Cấu trúc tinh thể
a) kim cương b) than chì (graphit)
Tại sao chất rắn đơn tinh thể có tính dị hướng, còn chất rắn đa tinh thể lại có tính đẳng hướng ?
Các kim loại và hợp kim được dùng phổ biến trong các ngành công nghệ khác nhau như luyện kim, chế tạo máy, xây dựng cầu đường, đóng tàu, điện và điện tử, sản xuất đồ gia dụng,...
II - CHẤT RẮN VÔ ĐỊNH HÌNH
Thuỷ tinh, nhựa đường, các chất dẻo,... là các chất rắn vô định hình, tức là các chất không có cấu trúc tinh
S3 Chất rắn vô định hình có thể và do đó không có dạng hình học xác định. S3 tính dị hướng không ? Có nhiệt	,	, ,1	, , V
độ nóng chảy xác định không ? Các chất rắn vô đinh hình có tính đang hướng và Tại sao ?	không có nhiệt độ nóng chảy (hoặc đông đặc) xác
định. Khi bị nung nóng, chúng mềm dần và chuyển sang thể lỏng.
Một số chất rắn như lưu huỳnh, đường,..., có thể tồn tại ở dạng tinh thể hoặc vô định hình. Ví dụ : Khi đổ lưu huỳnh tinh thể đang nóng chảy (ở 350°C) vào nước lạnh thì do bị nguội nhanh nên lưu huỳnh không đông đặc ở dạng tinh thể mà chuyển thành dạng dẻo vô định hình.
Các chất rắn vô định hình như thuỷ tinh, các loại nhựa, cao su,... đã được dùng phổ biến trong nhiều ngành công nghệ khác nhau, do có nhiều đặc tính rất quý (dễ tạo hình, không bị gỉ, không bị ăn mòn, giá thành rẻ,...).
Các chất rắn đuọc phân thành hai loại: kết tinh và vô định hình.
Chất rắn kết tinh có cấu trúc tinh thể, do đó có dạng hình học và nhiệt độ nóng chày xác định. Tinh thể là cấu trúc tạo bởi các hạt (nguyên tử, phân tử, ion) liên kết chặt với nhau bằng nhũng lực tuong tác và sắp xếp theo một trật tự hình học không gian xác định gọi là mạng tinh thể, trong đó mỗi hạt luôn dao động nhiệt quanh vị trí cân bằng cùa nó.
Chất rắn kết tinh có thể là chất đon tinh thể hoặc chất đa tinh thể. Chất rắn đon tinh thể có tính dị huóng, còn chất rắn đa tinh thể có tính đẳng huóng.
•Chất rắn vô định hình không có cấu trúc tinh thể, do đó không có dạng hình học xác định, không có nhiệt độ nóng chày (hoặc đông đặc) xác định và có tính đẳng huóng.
CÂU HỞI VÀ BÀI TẬP
83!
Chất rắn kết tinh là gì ? Hãy nêu các tính chất của loại chất rắn này.
Phân biệt chất rắn đơn tinh thể và chất rắn đa tinh thể.
Chất rắn vô định hình là gì ? Hãy nêu các tính chất của loại chất rắn này.
Phân loại các chất rắn theo cách nào dưới đây là đúng ?
Chất rắn đơn tinh thể và chất rắn vô định hình.
Chất rắn kết tinh và chất rắn vô định hình, c. Chất rắn đa tinh thể và chất rắn vô định hình. D. Chất rắn đơn tinh thể và chất rắn đa tinh thể.
Đặc điểm và tính chất nào dưới đây không liên quan đến chất rắn kết tinh ?
Có dạng hình học xác định.
Có cấu trúc tinh thể.
c. Có nhiệt độ nóng chảy không xác định.
D. Có nhiệt độ nóng chảy xác định.
Đặc điểm và tính chất nào dưới đây liên quan đến chất rắn vô định hình ?
Có dạng hình học xác định.
Có cấu trúc tinh thể. c. Có tính dị hướng.
D. Không có nhiệt độ nóng chảy xác định.
Kích thước của các tinh thể phụ thuộc điều kiện gì ?
Tại sao kim cương và than chì đểu được cấu tạo từ các nguyên tử cacbon, nhưng chúng lại có các tính chất vật lí khác nhau ?
Hãy lập bảng phân loại và so sánh các đặc tính của các chất rắn kết tinh và chất rắn vô định hình.
|SffiređMflk	.	:	
CÁC TINH THÊ LỎNG
Hiện nay, người ta đã phát hiện được khoảng hơn 3 000 chất lỏng có tính dị hướng. Các chất này được gọi là các chất tinh thể lỏng. Phần lớn các chất tinh thể lỏng là các chất hữu cơ. Nhiều chất tinh thể lỏng có những đặc tính rất quý, thể hiện ở chỗ : Một số tính chất vật lí cứa chúng thay đổi rất mạnh khi các điều kiện bên ngoài thay đổi không đáng kể.
Chẳng hạn, có những chất tinh thể lỏng, trong đó màu sắc của các tinh thể lóng thay đổi rõ rệt khi nhiệt độ thay đổi. Tính chất này của các tinh thể lỏng được ứng dụng để chế tạo các cảm biến dùng biến đổi những ảnh hồng ngoại (không thể nhìn thấy) thành những ảnh nhìn thấy được. Bộ phận chính của cám biển loại này là một bản mỏng tinh thể lóng dán phủ lên mặt một tấm đế mỏng đã được bôi đen. Tấm đế mỏng này hấp thụ các tia hồng ngoại và chuyển thành nhiệt truyền cho các tinh thể lỏng. Màu sắc của bản mỏng tinh thể lỏng (trong ánh sáng phản xạ) phụ thuộc nlịiệt độ. Vì vậy, khi chiếu ánh sáng trắng qua bán mỏng tinh thể lỏng thì ta sẽ thu được ảnh nhìn thấy của những phẩn trên bản mỏng này đã hấp thụ các tia hồng ngoại. Cảm biến loại này được sử dụng làm nhiệt kế cặp sốt đơn giản dễ sứ dụng, nó chí là một đoạn băng giấy phú chất tinh thể lỏng. Khi dán băng giấy vào trán người bệnh đang bị sốt thì màu sắc của băng giấy thay đổi theo thân nhiệt của người bệnh.
Một số chất tinh thể lóng có tính chất quang học thay đối khi đặt một hiệu điện thế vào hai đầu của nó. Những chất này được ứng dụng để chế tạo các bộ chỉ thị quang, ví dụ như các chữ số trên mặt màn hình của máy tính bó túi, của đồng hồ đo điện hiện số,...
Một số chất tinh thế lỏng có độ nhạy rất cao đối với các hơi hoá chất. Khi trong khí quyển có lẫn một lượng nhó không đáng kể các hơi hoá chất khác nhau (khoáng 0,00001 %), thì màu sắc của các tinh thể lỏng sẽ thay đổi nhanh theo nồng độ của các hơi hoá chất này.