1

ของแขงของแขง(Solid)(Solid)

1

(Solid)(Solid)สาขาวชาเคมสาขาวชาเคม

คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตรคณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร

มหาวทยาลยเกษตรศาสตร วทยาเขตกาแพงแสนมหาวทยาลยเกษตรศาสตร วทยาเขตกาแพงแสน

หวขอหวขอ

11. . สมบตทวไปสมบตทวไป

22. . ระบบโครงผลกระบบโครงผลก

33. . อตราสวนรศมอตราสวนรศม

2

44. . การจดเรยงอะตอมแบบชดทสดการจดเรยงอะตอมแบบชดทสด

55. . โครงสรางผลกสามญโครงสรางผลกสามญ

66. . ความไมสมบรณของผลกความไมสมบรณของผลก

77. . การเลยวเบนของรงสเอกซการเลยวเบนของรงสเอกซ

88. . พลงงานแลตทซพลงงานแลตทซ

ลกษณะทวไปของของแขงลกษณะทวไปของของแขง

-- รปรางแนนอน ไมขนกบภาชนะทบรรจรปรางแนนอน ไมขนกบภาชนะทบรรจ-- เมอถกกดอด ปรมาตรเปลยนแปลงเลกนอยเมอถกกดอด ปรมาตรเปลยนแปลงเลกนอย-- การแพรชามากเมอเทยบกบของเหลวและแกส การแพรชามากเมอเทยบกบของเหลวและแกส ป โ ใ ป โ ใ

3

-- ประกอบดวยอะตอมหรอโมเลกลทอยในตาแหนงทประกอบดวยอะตอมหรอโมเลกลทอยในตาแหนงทแนนอน และชดกนมากแนนอน และชดกนมาก

-- ขยายตวเมออณหภมเพมและหดตวเมออณหภมลด ขยายตวเมออณหภมเพมและหดตวเมออณหภมลด ((เลกนอยเลกนอย))

-- มทงชนดทนาไฟฟาไดและไมนาไฟฟามทงชนดทนาไฟฟาไดและไมนาไฟฟา

ของแขงแบงเปน ของแขงแบงเปน 2 2 ประเภทประเภท

1. ของแขงผลก (Crystalline solid)มอนภาคทจดตวอยางเปนระเบยบ เรยกวา ผลก (crystal) ลกษณะของผลก :

มรปทรงเรขาคณต ผวหนาเรยบ

4

- มรปทรงเรขาคณต - ผวหนาเรยบ- มมระหวางผวแนนอน - มจดหลอมเหลวทเดนชด- มการนาไฟฟาและดชนการหกเหแสงแตกตางกนใน

ทศทางทตางกน (สมบต anisotropy)ตวอยาง NaCl C12H22O11 S8

ตวอยางลกษณะของผลกตางๆตวอยางลกษณะของผลกตางๆSulfur Pyrite (FeS2) Celestite (SrSO4)

5

Antimony sulfide (Sb2S3) Brookite (TiO2) Be4Si2O7(OH)2

Polymorphism Polymorphism ของผลกของผลก CaCOCaCO33

สารทมรปรางผลกหลายแบบสารทมรปรางผลกหลายแบบ เรยกวาเรยกวา “Polymorphism”“Polymorphism”CaCOCaCO33 Rhombohedral (Rhombohedral (ทอณหภมตาทอณหภมตา))CaCOCaCO33 Orthorhombic (Orthorhombic (ทอณหภมสงทอณหภมสง))สารตางชนดทมผลกเหมอนกนสารตางชนดทมผลกเหมอนกน เรยกวาเรยกวา “Isomorphism”“Isomorphism”

6

Orthorhombic crystal

www.western.cc.ok.us/ www.tmm.utexas.edu/

Rhombohedral crystal

2

ชนดของของแขงผลกชนดของของแขงผลก

ชนดผลกชนดผลก แรงดงดดแรงดงดด สมบตสมบต ตวอยางตวอยาง

ไอออนก แรงทางไฟฟาแรงทางไฟฟา แขง เปราะ จดหลอมเหลวสง แขง เปราะ จดหลอมเหลวสง นาไฟฟาและความรอนไมดนาไฟฟาและความรอนไมด

NaCl LiF MgO NaCl LiF MgO CaCOCaCO33

โควาเลนท พนธะโควาพนธะโควา แขง จดหลอมเหลวสง นาแขง จดหลอมเหลวสง นา C(C(เพชรเพชร) SiO) SiO22

7

เลนทเลนท ไฟฟาและความรอนไมดไฟฟาและความรอนไมด

โมเลกลโมเลกล แรงระหวางขวแรงระหวางขว,,

พนธไฮโดรเจนพนธไฮโดรเจน

นม จดหลอมเหลวตา นานม จดหลอมเหลวตา นาไฟฟาและความรอนไมดไฟฟาและความรอนไมด

Ar COAr CO22 II2 2

HH22O CO C1111HH2222OO1111

โลหะโลหะ พนธะโลหะพนธะโลหะ นมนม--แขง จดหลอมเหลวสง แขง จดหลอมเหลวสง นาไฟฟาและความรอนไดดนาไฟฟาและความรอนไดด

Na Mg Fe Cu Na Mg Fe Cu

ผลกโควาเลนตผลกโควาเลนต

Diamond

Graphite

8

22. . ของแขงอสณฐานของแขงอสณฐาน (Amorphous solid)(Amorphous solid) อนภาคเรยงตวไมเปนระเบยบอนภาคเรยงตวไมเปนระเบยบ

ไมมรปทรงเรขาคณตไมมรปทรงเรขาคณต

จดหลอมเหลวไมเดนชดจดหลอมเหลวไมเดนชด

9

ของแขงอสณฐานของแขงอสณฐาน มการนาไฟฟาและดชนการหกเหแสงมการนาไฟฟาและดชนการหกเหแสงเหมอนกนทกทศทางเหมอนกนทกทศทาง เรยกวามเรยกวาม สมบตสมบต isotropyisotropy

ตวอยางตวอยาง แกวแกว พลาสตกพลาสตก ขผงขผง

ของแขงอสณฐาน ของแขงอสณฐาน

โครงสรางอสณฐานของโครงสรางอสณฐานของ SiO SiO 2 2

10

-- Si atomSi atom (gold shpere) has (gold shpere) has 4 4 bonds bonds -- oxygen atomoxygen atom (red sphere) has (red sphere) has 2 2

bondsbonds

www.research.ibm.com/ amorphous/

ระบบโครงผลกระบบโครงผลก

แลตทซแลตทซ (Lattice) :(Lattice) : อนภาคในผลกมการเรยงตวแบบซากนอนภาคในผลกมการเรยงตวแบบซากน

หนวยเซลลหนวยเซลล (Unit cell) :(Unit cell) : หนวยทเลกทสดทใชบอกรปรางของผลกหนวยทเลกทสดทใชบอกรปรางของผลก

การเลอกหนวยเซลล ควรเลอกใหมสมมาตรสงสด

11

หนวยเซลลหนวยเซลล (Unit cell)(Unit cell) แสดงจดแสดงจด lattice lattice และและ เซลลหนวยเซลลหนวย

Building unit

12

Lattice point

3

ระบบโครงผลกระบบโครงผลก (Bravais Lattices)(Bravais Lattices)

13

ระบบผลกรปลกบาศกระบบผลกรปลกบาศก (Cubic)(Cubic)

11. Simple cubic (sc). Simple cubic (sc)22. Face. Face--centered cubic (fcc)centered cubic (fcc)33. Body. Body--centered cubic (bcc)centered cubic (bcc)

14

Simple cubic (sc)Simple cubic (sc)

15www.seas.upenn.edu/.../ metallicsolids.htmlwww.kings.edu/~chemlab/ vrml/scubic.html

ม 8 lattice point ทมมทง 8 ของ unit cellม 1 อะตอมทแตละ lattice point

BodyBody--centered cubic (bcc)centered cubic (bcc)

16•www.seas.upenn.edu/.../ metallicsolids.htmlwww2.latech.edu/.../ understanding_crystals.htm

8 lattice points ทมมทง 8 และ1 lattice point ตรงกลาง unit cell

FaceFace--centered cubic (fcc)centered cubic (fcc)

17cst-www.nrl.navy.mil/ lattice/ www2.latech.edu/.../ understanding_crystals.htm

8 lattice points ทมมทง 8 และ6 lattice points ทแตละหนาของ unit cell

เปรยบเทยบระบบผลกทง เปรยบเทยบระบบผลกทง 33 ชนดชนดSimple cubic (sc)Simple cubic (sc) BodyBody--centered cubic (bcc)centered cubic (bcc) FaceFace--centered cubic (fcc)centered cubic (fcc)

18

4

การนบจานวนอะตอมในยนตเซลลการนบจานวนอะตอมในยนตเซลล (n)(n)

19

Shared by 8unit cells

Shared by 2unit cells

การนบจานวนอะตอมหรอไอออนของการนบจานวนอะตอมหรอไอออนของสารประกอบสารประกอบ

20

1 atom/unit cell

(8 x 1/8 = 1)

2 atoms/unit cell

(8 x 1/8 + 1 = 2)

4 atoms/unit cell

(8 x 1/8 + 6 x 1/2 = 4)

Simple cubic (sc)Simple cubic (sc) BodyBody--centered cubic (bcc)centered cubic (bcc) FaceFace--centered cubic (fcc)centered cubic (fcc)

21 22

การนบจานวนอะตอมหรอไอออนของการนบจานวนอะตอมหรอไอออนของสารประกอบสารประกอบ

n = nn = nintint + n+ nf f //2 2 +n+nee//4 4 + n+ ncc//88เมอเมอ n n คอคอ จานวนอะตอมหรอไอออนจานวนอะตอมหรอไอออนทงหมดในหนวยเซลลทงหมดในหนวยเซลล

nn คอคอ จานวนอะตอมหรอไอออนจานวนอะตอมหรอไอออนภายในหนวยเซลลภายในหนวยเซลล

23

nnintint คอคอ จานวนอะตอมหรอไอออนจานวนอะตอมหรอไอออนภายในหนวยเซลลภายในหนวยเซลล

nnf f คอคอ จานวนอะตอมหรอไอออนจานวนอะตอมหรอไอออนตามผวหนาตามผวหนา

nne e คอคอ จานวนอะตอมหรอไอออนจานวนอะตอมหรอไอออนตามรมขอบตามรมขอบ

nnc c คอคอ จานวนอะตอมหรอไอออนจานวนอะตอมหรอไอออนตามมมตามมม

ความสมพนธระหวางรศมอะตอมและความสมพนธระหวางรศมอะตอมและความยาวตามขอบของผลกความยาวตามขอบของผลก

รศมของอะตอมและความยาวขอบของผลกมรศมของอะตอมและความยาวขอบของผลกมความสมพนธกน โดยขนกบชนดของผลกความสมพนธกน โดยขนกบชนดของผลก

อะตอมจดเรยงตวกนแบบ Close-packed

24sc bcc fcc

r rb

ra

rb

ra

5

ความสมพนธระหวางรศมอะตอมและความสมพนธระหวางรศมอะตอมและความยาวตามขอบของผลกความยาวตามขอบของผลก

อะตอมจดเรยงตวกนแบบ Close-packed

25

ของแขงในระดบมหพภาคและจลภาคของแขงในระดบมหพภาคและจลภาค

SizeSize Unit CellUnit Cell 1 1 molmol #Particle#Particle nn 66..0202xx10102323

MassMass nnxxMW (amu)MW (amu) MW (g)MW (g)

V lV l 33 (( 33)) V (V ( 33))

26

VolumeVolume aa33 (cm(cm33)) V (cmV (cm33))

#Cell#Cell 11 V/aV/a33

66..0202xx10102323/n/n

DensityDensity nxMW/anxMW/a33 MW/VMW/V

ตวอยางการคานวณตวอยางการคานวณ

11. . อะตอมของอะลมเนยมมรศมเทากบอะตอมของอะลมเนยมมรศมเทากบ 125 125 pm pm ถาถาอะลมเนยมตกผลกในรปอะลมเนยมตกผลกในรป fcc fcc จงหาความยาวขอบเซลลจงหาความยาวขอบเซลล(a) (a) ของผลกนของผลกน

fcc (4r)fcc (4r)22 = a= a22 + a+ a22

27

( )( )22 aa2 2 = (4r)= (4r)22

a = a = 881/21/2 rr

= = 881/2 1/2 125 pm 125 pm = 353.6 pm = 353.6 pm

22. . โลหะทงสเตนมความหนาแนนเทากบโลหะทงสเตนมความหนาแนนเทากบ 1919..35 35 g/cmg/cm33 และมและมนาหนกอะตอมนาหนกอะตอม 183183..85 85 g/mol g/mol ถาโลหะนมหนวยเซลลแบบถาโลหะนมหนวยเซลลแบบbcc bcc จงหาความยาวขอบเซลลของหนวยเซลลนจงหาความยาวขอบเซลลของหนวยเซลลน

วธทาวธทา bcc bcc มจานวนอะตอมทงสเตนมจานวนอะตอมทงสเตน 2 2 อะตอมตอหนวยอะตอมตอหนวยทงสเตนทงสเตน 66 02 02 x x 101023 23 อะตอมอะตอม((11โมลโมล) ) หนกหนก 183183 85 85 gg

28

66..02 02 x x 10102323 อะตอมอะตอม

ทงสเตนทงสเตน 66..02 02 x x 1010 อะตอมอะตอม((11โมลโมล) ) หนกหนก 183183..85 85 gg” ” 2 2 อะตอมอะตอม หนกหนก 183183..85 85 g x g x 2 2 อะตอมอะตอม

= = 66..106 106 x x 1010--22 22 gg

ความหนาแนนความหนาแนน = = มวลมวล//ปรมาตรปรมาตรปรมาตรปรมาตร(V) (V) = = มวลมวล/ / ความหนาแนนความหนาแนน = a= a33

a = Va = V11//3 3

== ((มวลมวล/ / ความหนาแนนความหนาแนน ) ) 11//33

22 22 11//33

29

แทนคาแทนคา = = 66..106 106 x x 1010--22 22 g g 11//33

1919..35 35 g/cmg/cm33

a a == 00..316316 nmnm

3.3. แคลเซยมมหนวยเซลลเปนแบบแคลเซยมมหนวยเซลลเปนแบบ fcc fcc และมความยาวและมความยาวขอบเซลลขอบเซลล เทากบเทากบ 00..556 556 nm nm มความหนาแนนเทากบมความหนาแนนเทากบ11..54 54 g/cmg/cm3 3 นาหนกอะตอมนาหนกอะตอม 4040..08 08 จงหาเลขอโวกาโดรจงหาเลขอโวกาโดร

• ความหนาแนน ปรมาตรของ Ca หนงโมล (40.08 g)

30

• ความยาวขอบเซลล ปรมาตรของหนวยเซลล

• รปแบบของผลก จานวนอะตอมตอหนวยเซลล

จานวนหนวยเซลลตอโมล จานวนอะตอมตอโมล

Avogadro number

6

•ความหนาแนน, MW ปรมาตร 26.026x10-6 m3/mol• a ปรมาตร 1.72x10-28 m3/ucf 4 t / it ll

3.3. แคลเซยมมหนวยเซลลเปนแบบแคลเซยมมหนวยเซลลเปนแบบ fcc fcc และมความยาวขอบเซลลและมความยาวขอบเซลลเทากบเทากบ 00..556 556 nm nm มความหนาแนนเทากบมความหนาแนนเทากบ 11..54 54 g/cmg/cm3 3 นาหนกนาหนกอะตอมอะตอม 4040..08 08 จงหาเลขอโวกาโดรจงหาเลขอโวกาโดร

31

• fcc 4 atom/unit cell•ปรมาตร (uc,mol) # uc/mol

26.026x10-6 (m3/mol)1.72x10-28 (m3/uc)1.51314x1023 uc/mol

• #atom/uc, #uc 1.51314x1023 uc/mol x 4 atom/uc6.053x1023 atom/mol

4.4. โลหะนเกลตกผลกแบบโลหะนเกลตกผลกแบบ fcc fcc ถารศมของนเกลไอออนถารศมของนเกลไอออนเทากบเทากบ 00..124 124 nm nm จงคานวณหาความหนาแนนของจงคานวณหาความหนาแนนของโลหะนเกลโลหะนเกลรศมของอะตอม ความยาวขอบเซลล ปรมาตรหนวยเซลล

32

รปแบบของผลก จานวนอะตอมตอหนวยเซลล #หนวยเซลล/โมล

ปรมาตรหนงโมลความหนาแนน = นาหนก 1 โมล/ปรมาตร 1 โมล

นาหนกโมเลกล

สงทควรทราบเกยวกบผลกสงทควรทราบเกยวกบผลก ชนดของผลกชนดของผลก จานวนอะตอมตอหนวยเซลลจานวนอะตอมตอหนวยเซลล รศมของอะตอมรศมของอะตอม ความยาวขอบเซลลความยาวขอบเซลล ปรมาตรของหนวยเซลลปรมาตรของหนวยเซลล ปรมาตรของสารหนงโมลปรมาตรของสารหนงโมล

33

ปรมาตรของสารหนงโมลปรมาตรของสารหนงโมล จานวนหนวยเซลลตอสารหนงโมลจานวนหนวยเซลลตอสารหนงโมล นาหนกโมเลกลนาหนกโมเลกล ((นาหนกของสารหนงโมลนาหนกของสารหนงโมล)) เลขอโวกาโดรเลขอโวกาโดร ((จานวนอะตอมตอสารหนงโมลจานวนอะตอมตอสารหนงโมล)) ความหนาแนนความหนาแนน

การจดเรยงอะตอมแบบชดทสดการจดเรยงอะตอมแบบชดทสด(Closest(Closest--packed pattern)packed pattern)

โลหะบรสทธทกอะตอมมขนาดเทากนโลหะบรสทธทกอะตอมมขนาดเทากน

จดเรยงทรงกลมใหสมผสกนมากทสดจดเรยงทรงกลมใหสมผสกนมากทสด

34

เปรยบเทยบการจดเรยงอนภาคเปรยบเทยบการจดเรยงอนภาคชองวาง

Packing Efficient 52% & 68% 74%

กก. . เปรยบเทยบการจดเรยงอนภาคเปรยบเทยบการจดเรยงอนภาค

1. จดเรยงอะตอมชนเดยวแบบ ก และ ข

การจดเรยงอะตอมในโครงสรางผลกการจดเรยงอะตอมในโครงสรางผลก

35

แบบ ขแบบ ก

••ชองเททระฮดรลชองเททระฮดรล••ชองออกตะฮดรลชองออกตะฮดรล

เรยงอะตอมในชนท 2 ของการจดเรยงแบบ ก บนชองวางสามเหลยม

36ดานบน ดานขางชองเตตระฮดรอลชองเตตระฮดรอล

ชองออกตะฮดรอลชองออกตะฮดรอล

7

ขข. . เปรยบเทยบโครงสรางผลก เปรยบเทยบโครงสรางผลก

BA Hexagonal closest Hexagonal closest

packingpacking

ABA...แบบท 1

ความแตกตางในการเรยงอะตอมในชนท 3

37

A packingpacking

C

AB

CubicCubic closest packingclosest packing

(Face(Face--centred cubic)centred cubic)

ABC...แบบท 2

38

39

การจดเรยงอะตอมแบบชดทสดการจดเรยงอะตอมแบบชดทสด

40

โครงสรางการบรรจแบบชดทสด โครงสรางการบรรจแบบชดทสด 2 2 โครงสรางโครงสราง11. . โครงสรางการบรรจแบบชดโครงสรางการบรรจแบบชดทสดทสดรปเฮกซะโกนอลรปเฮกซะโกนอล

(hexagonal closest(hexagonal closest--packed packed structure hcp)structure hcp)

41

structure, hcp)structure, hcp)

มการบรรจแบบมการบรรจแบบ : : ABABABAB……….ABABABAB……….

hexagonal unit cell

42

8

22. . โครงสรางการบรรจแบบโครงสรางการบรรจแบบชดทสดรปลกบาศกชดทสดรปลกบาศก

(cubic closest(cubic closest--packed packed structure ccp)structure ccp)

43

structure, ccp)structure, ccp)

การบรรจแบบการบรรจแบบ : : ABCABCABCABC….ABCABCABCABC….

โครงสรางแบบโครงสรางแบบ fccfcc

44

45 46

ชองวางในโครงสรางการบรรจชดทสดชองวางในโครงสรางการบรรจชดทสดชองเตตระฮดรลชองเตตระฮดรล (Tetrahedral hole)(Tetrahedral hole)

47www.chem.ubc.ca/

ชองวางทเกดจากอะตอมสอะตอม

ชองออกตะฮดรลชองออกตะฮดรล (Octahedral hole)(Octahedral hole)

48www.chem.queensu.ca/.../ Molecular/Solids

•www.facstaff.bucknell.edu/ kastner/univ281/Cry...

ชองวางทเกดจากอะตอมหกอะตอม

9

www.kings.edu/ www.kings.edu/

49

ในโครงสรางการบรรจชดทสดในโครงสรางการบรรจชดทสด

จานวนชองเตตระฮดรลจานวนชองเตตระฮดรล = = สองเทาของจานวนทรงกลมสองเทาของจานวนทรงกลม

จานวนชองออกตะฮดรลจานวนชองออกตะฮดรล = = จานวนทรงกลมจานวนทรงกลม

A A ทาใหเกดโครงสรางการบรรจชดทสดและทาใหเกดโครงสรางการบรรจชดทสดและ

50

ชองเตตระฮดรลทกชองบรรจดวยชองเตตระฮดรลทกชองบรรจดวย X X สตรโมเลกลคอสตรโมเลกลคอ AXAX22

A A ทาใหเกดโครงสรางการบรรจชดทสดและทาใหเกดโครงสรางการบรรจชดทสดและ

ชองออกตะฮดรลทกชองบรรจดวยชองออกตะฮดรลทกชองบรรจดวย X X สตรโมเลกลคอสตรโมเลกลคอ AXAX

โครงสรางผลกสามญโครงสรางผลกสามญ11. . โครงสรางโซเดยมคลอไรดโครงสรางโซเดยมคลอไรด (rock (rock -- salt structure)salt structure)แอนไอออนมขนาดใหญกวาแคตไอออนแอนไอออนมขนาดใหญกวาแคตไอออนแอนไอออนเปนโครงแอนไอออนเปนโครง FCC (FCC (เนองจากมขนาดใหญกวาเนองจากมขนาดใหญกวา))แคตไอออนอยตามชองแคตไอออนอยตามชอง octahedral octahedral เตมเตม

51

แคตไอออนอยตามชองแคตไอออนอยตามชอง octahedral octahedral เตมเตม มสตรเปนมสตรเปน AXAX coordination number = coordination number = 6 6 : : 66สารประกอบสารประกอบ เชนเชน อลคาไลเฮไลดอลคาไลเฮไลด ((KCl , KBr) KCl , KBr) ออกไซดออกไซด & & ซลไฟดของซลไฟดของ (Mg, Ca) (Mg, Ca) อนๆอนๆ เชนเชน AgCl, NHAgCl, NH44I, MnS, NiII, MnS, NiI

52

ตวอยางตวอยาง คานวณจานวนคานวณจานวน NaNa++ และและ ClCl-- ในโครงสรางในโครงสรางของของ NaCl NaCl 1 1 หนวยเซลลหนวยเซลล ไอออนทตวใหญกวาจะเปนโครงสรางหลกไอออนทตวใหญกวาจะเปนโครงสรางหลก

ClCl–– FCCFCC

53

ClCl–– เรยงตวแบบเรยงตวแบบ FCCFCC

NaNa++ บรรจในชองออกตะฮดรอลบรรจในชองออกตะฮดรอล((จานวน จานวน Na+ Na+ เทากบจานวน เทากบจานวน ClCl––))

22. Cesium chloride structure (CsCl). Cesium chloride structure (CsCl) Cs Cs และและ ClCl-- มโครงสรางแบบมโครงสรางแบบ SCSC

ขนาดของขนาดของ CsCs++ และและ ClCl-- ไมแตกตางกนมากไมแตกตางกนมาก จงจง

54

อาจพจารณาวาหนวยเซลลเปนแบบอาจพจารณาวาหนวยเซลลเปนแบบ bccbcc

Coordination Number = Coordination Number = 8 8 : : 88

สารประกอบสารประกอบ เชนเชน CsBr, RbCl, NHCsBr, RbCl, NH44ClCl

10

โครงสรางโครงสราง CsClCsCl

55 56

ตวอยางตวอยาง จงคานวณจงคานวณ CsCs+ + และและ ClCl-- ในโครงสรางของในโครงสรางของCsCl CsCl 1 1 หนวยเซลลหนวยเซลล

ไอออนขนาดเทากนจะเปนโครงสรางหลกไอออนขนาดเทากนจะเปนโครงสรางหลก

57

ทงทง Cs Cs และและ ClCl เรยงตวแบบเรยงตวแบบ Simple cubicSimple cubic

33. Fluorite structure. Fluorite structure มแคตไอออนเปนโครงมแคตไอออนเปนโครง FCCFCC แอนไอออนบรรจอยในชองแอนไอออนบรรจอยในชอง tetrahedral tetrahedral เตมเตม F F -- บรรจในบรรจใน tetrahedral tetrahedral ทงทง 8 8 แหงรอบแหงรอบ CaCa22++

สตรสตร AXAX

58

สตรสตร AXAX22

coordination number = coordination number = 8 8 : : 4 4 เชนเชน CaFCaF22

โครงสรางแบบโครงสรางแบบ ccpccp CaCa22++สมผสสมผส FF-- 8 8 ไอออนไอออน แตแต FF-- สมผสสมผส CaCa22++ 4 4 ไอออนไอออน ตวอยางสารอนๆตวอยางสารอนๆ เชนเชน BaFBaF22 , BaCl, BaCl22 , CdF, CdF22, PbF, PbF22

Fluorite structureFluorite structure

59

44. . โครงสรางแบบซงคซลไฟดโครงสรางแบบซงคซลไฟด มม 2 2 แบบแบบ

44..1 1 Zinc blende structureZinc blende structure โครงสรางเหมอนโครงสรางเหมอน CaFCaF22 แตบรรจไอออนในชองแตบรรจไอออนในชองเตตระฮดรอลเพยงครงเดยวเตตระฮดรอลเพยงครงเดยว

60

แตแต coordination number = coordination number = 4 4 : : 44

รปรางแบบทรงสหนารปรางแบบทรงสหนา

CuF, CuCl, BeS, SiCCuF, CuCl, BeS, SiC

11

Zinc blendeZinc blende

61

44..2 2 Wurtzire Wurtzire structurestructure คลายโครงสรางขอคลายโครงสรางขอ 44..11

ขอแตกตางซลไฟดไอออนของขอแตกตางซลไฟดไอออนของ

62

ขอแตกตางซลไฟดไอออนของขอแตกตางซลไฟดไอออนของ

Zinc blende Zinc blende ccp. ccp.

Wurtzire Wurtzire hcp.hcp.

ตวอยางเชนตวอยางเชน BeO, AlN, NHBeO, AlN, NH44FF

eucheuch33i.chem.emory.edu/.../ Lecturei.chem.emory.edu/.../ Lecture22/Lec/Lec22.html.html

63

ขดจากดอตราสวนรศมของโครงสรางขดจากดอตราสวนรศมของโครงสราง

เลขโคออรดเนชนเลขโคออรดเนชน โครงสรางโครงสราง rr+ + / r/ r--

22 linearlinear 0.1540.154

33 triangulartriangular 0.154 0.154 –– 0.2550.255

64

44 zinc blendezinc blende 0.255 0.255 –– 0.4140.414

44 planarplanar 0.414 0.414 –– 0.7320.732

66 NaClNaCl 0.414 0.414 –– 0.7320.732

88 CsClCsCl >> 00..732732

ความไมสมบรณของผลกความไมสมบรณของผลกแบบจดแบบจด

11. Frenkel defect. Frenkel defectไอออนเลอนไปอยในชองวางไอออนเลอนไปอยในชองวาง เกดกบสารประกอบเกดกบสารประกอบทมไอออนลบขนาดใหญทมไอออนลบขนาดใหญ แตไอออนบวกขนาดเลกแตไอออนบวกขนาดเลก

65

ทมไอออนลบขนาดใหญทมไอออนลบขนาดใหญ แตไอออนบวกขนาดเลกแตไอออนบวกขนาดเลกและมโครงสรางแบบบรรจไมชดและมโครงสรางแบบบรรจไมชด

22. Schottky defect. Schottky defectไอออนบวกและไอออนลบหายไปไอออนบวกและไอออนลบหายไป เกดทวางเกดทวางเปนคเกดกบโครงผลกแบบทเปนคเกดกบโครงผลกแบบท cation cation อยตามอยตามชองวางของชองวางของ anion anion โดยสวนใหญพบในผลกโดยสวนใหญพบในผลกalkaline halide alkaline halide เชนเชน NaClNaCl

66

alkaline halide alkaline halide เชนเชน NaClNaCl

12

แบบเสนหรอตามแนวแลตทซแบบเสนหรอตามแนวแลตทซ

11. Edge dislocation. Edge dislocationความยาวแตละชนไมเทากนความยาวแตละชนไมเทากนทาใหผลกเบยวทาใหผลกเบยว

67

ทาใหผลกเบยวทาใหผลกเบยว

Edge dislocationEdge dislocation

68

jamaica.u.arizona.edu/.../ disclocation.html

22. Screw dislocation. Screw dislocationแนวระนาบของอะตอมไมอยในแนวเดยวกนแนวระนาบของอะตอมไมอยในแนวเดยวกน

69

www.hpcc.ecs.soton.ac.uk/. ../materials/MgO.htmlwww.semiconfareast.com/ crystaldefects.htm

XX--ray crystallographyray crystallography

70

การเลยวเบนของรงสเอกซการเลยวเบนของรงสเอกซ

22d sin d sin == nn

71

พลงงานแลตตซพลงงานแลตตซ (Lattice energy)(Lattice energy)

พลงงานทตองใชเพอแยกอนภาคของของแขงพลงงานทตองใชเพอแยกอนภาคของของแขง 1 1 โมลโมล ออกจากกนออกจากกน

NaCl (s) NaCl (s) NaNa+ + (g) + Cl(g) + Cl-- (g) U = (g) U = 788 788 kJ.molkJ.mol--11

ในทางตรงขามในทางตรงขาม

72

ในทางตรงขามในทางตรงขาม

NaNa+ + (g) + Cl(g) + Cl-- (g) (g) NaCl (s) U = NaCl (s) U = --788 788 kJ.molkJ.mol--11

พลงงานแลตตซขนกบปจจยพลงงานแลตตซขนกบปจจย 2 2 ประการประการ11. . แรงดงดดระหวางอนภาคแรงดงดดระหวางอนภาค22. . รปทรงเรขาคณตของผลกรปทรงเรขาคณตของผลก

13

กระบวนการเกดของแขงกระบวนการเกดของแขง KClKCl

StepStep ProcessProcess Energy transferEnergy transfer11 K(s) K(s) K(g) K(g) HHsublsubl = 90 kJ (sublimation energy)= 90 kJ (sublimation energy)

22 K(g)K(g) KK++(g)(g) + e+ e-- HHionion = 419 kJ (ionization energy)= 419 kJ (ionization energy)

73

33 ½ Cl½ Cl22(g)(g) ClCl (g) (g) HHdissdiss = 121 kJ = 121 kJ ( ( ½½ dissociation energy)dissociation energy)

44 ClCl (g)(g) + e+ e-- ClCl--(g)(g) HHe.a.e.a.= = --348 kJ (electron affinity)348 kJ (electron affinity)

55 KK++(g)(g) + Cl+ Cl--(g)(g) KCl(s) KCl(s) HHlattice lattice == ? (lattice energy)? (lattice energy)

overalloverall K(s)K(s) ++ ½Cl½Cl22(g)(g) KCl(s) KCl(s) HHf f = = --436 kJ436 kJ

จากจาก Hess’s lawHess’s law

HHf f = = HHsublsubl + + HHionion + + HHdissdiss + + HHe.ae.a ++ ((--HHlatlat))

lattice energy lattice energy ของของ KCl KCl คอคอ

HH HH HH HH HH HH

12

1

74

HHlat lat = = -- HHf f ++HHsublsubl + + HHionion + + HHdissdiss + + HHe.ae.a

= = 436 436 ++90 90 ++419419++121 121 --348 348 kJkJ

HHlatlat = = --718 718 kJkJ

12

BornBorn--Haber CycleHaber CycleBorn-Haber cycles are used primarily as a means of calculating lattice enthalpies, which cannot otherwise be measured directly

75onsager.bd.psu.edu/ ~jircitano/BH.htmlonsager.bd.psu.edu/ ~jircitano/BH.html

ตวอยางตวอยาง

76

onsager.bd.psu.edu/ ~jircitano/BH.html