Transcript P. Vanalabhpatana 2010

Exp. 6 Crystal Structure
Pre-Lab
P. Vanalabhpatana
13 July 2010

แลตทิซผลึก (crystal lattice)
่
้
◦ ผลึกทีประกอบขึ
นจากการจั
ดเรียงตัวของ
่
อะตอม ไอออน หรือโมเลกุล ทีแทนด้
วยจุด
้ กัน
แลตทิซ (lattice point) อย่างเป็ นระเบียบซาๆ
เป็ นโครงข่าย 3 มิต ิ
◦ แบ่งเป็ นหน่ วยย่อยๆ ได้เรียกว่า ยู นิตเซลล ์ (unit
cell)

ยู นิตเซลล ์ (unit cell)
่ กทีสุ
่ ดซีงมี
่ รูปร่างลักษณะและ
◦ เป็ นหน่ วยย่อยทีเล็
แบบแผนการจัดเรียงเชิงเรขาคณิ ตของอนุ ภาค
เหมือนกับโครงสร ้างของแลตทิซผลึก (crystal lattice)
◦ เป็ นตัวแทนของโครงสร ้างผลึก
P. Vanalabhpatana 2010
รู ปที่ 1 ยูนต
ิ เซลล์ในโคงสร ้างสามมิตข
ิ องแลตทิซผลึก
P. Vanalabhpatana 2010
(ก) simple cubic
มีหน่วยเฉพาะทีม
่ ม
ุ
ลูกบาศก์
(ข) body-centred
cubic
มีหน่วยทีม
่ ม
ุ และ
กลางลูกบาศก์
(ค) face-centred
cubic
มีหน่วยทีม
่ ม
ุ และ
หน ้าทุกหน ้า
รู ปที่ 2 ยูนต
ิ เซลล์แบบลูกบาศก์ชนิดต่างๆ
P. Vanalabhpatana 2010
VDOs of bcc and fcc unit cells
P. Vanalabhpatana 2010
่ ด
 มีการจัดอะตอมแบบชิดกันมากทีสุ
(closet packing)
 โครงสร ้างแบบ closet packing
จัดได้ 2 แบบ
◦ Hexagonal closet packing (hcp)
[ABABABAB…]
◦ Cubic closet packing (ccp)
cubic packing (fcc)
หรือ face-centerd
[ABCABCABCABC…]
P. Vanalabhpatana 2010
A
A
C
B
B
A
A
B
A
B
A
C
A
A
( ) hcp
( ) fcc
P. Vanalabhpatana 2010
VDOs of hcp and fcc packing
P. Vanalabhpatana 2010
A
C
B
B
A
A
รู ปที่ 4 รูปขยายของการจั
(ก) hcp ดเรียงอะตอมในโครงสร
(ข) fcc ้างผลึก (ก) แบบ hcp
และ (ข) แบบ fcc
ทรงกลมทีแ
่ รเงาคืออะตอมกลาง

เลขโคออร ์ดิเนช ันของอะตอมใดๆ คือจานวนอะตอมที่
้
ล้อมรอบอะตอมนันๆ

เลขโคออร ์ดิเนช ัน =
12
P. Vanalabhpatana 2010


ช่องเททระฮีดร ัล (tetrahedral hole) เป็ นช่องว่าง
ระหว่างอะตอมหรือทรงกลม 4 ลู ก
ช่องออกตะฮีดร ัล (octahedral hole) เป็ นช่องว่าง
่ องออก
ระหว่างอะตอมหรือทรงกลม 6 ลู ก ซึงช่
ตะฮีดร ัลมีขนาดใหญ่กว่าช่องเททระฮีดร ัล
P. Vanalabhpatana 2010
 โครงสร ้างแบบ closet packing
ได้แก่
◦ Hexagonal closet packing (hcp) [ABABABAB…]
◦ Cubic closet packing (ccp) หรือ face-centerd
cubic packing (fcc) [ABCABCABCABC…]
 โครงสร ้างแบบ body-centered cubic (bcc)
◦ Coordination
number = 8
P. Vanalabhpatana 2010
 จัดเรียงอนุ ภาคลงในแบบจาลอง
โครงสร ้างผลึกอย่างง่ าย
 ระบุเลขโคออร ์ดิเนช ัน
จานวนช่องว่าง
จานวนอนุ ภาคและสู ตรอย่างง่ ายในยู นิต
เซลล ์
 คานวณความหนาแน่ นของผลึกไอออนิ ก
P. Vanalabhpatana 2010

packing efficiency =
ปริมาตรของอนุ ภาคใน unit cell  100
ปริมาตรของ unit cell
โดย 1 อนุ ภาค คิดเป็ นปริมาตรเท่ากับ 4/3r3

เปอร ์เซ็นต ์ช่องว่าง
= 100 – packing efficiency
P. Vanalabhpatana 2010



ตอนที่ 1 การจัดเรียงอะตอมในโครงสร ้าง
ผลึก
่ ยูนิต
ตอนที่ 2 โครงสร ้างผลึกของโลหะทีมี
เซลล ์แบบ
face-centred cubic (fcc) และ body-centred cubic (bcc)
ตอนที่ 3 โครงสร ้างผลึกของสารประกอบ
P. Vanalabhpatana 2010




่
อนุ ภาคซึงอยู
่ทมุ
ี่ ม นับจานวนเป็ น 1/8 เพราะว่ามีการ
ใช้รว่ มกันแปดยู นิตเซลล ์
่
อนุ ภาคซึงอยู
่พนผิ
ื ้ ว นับจานวนเป็ น 1/2 เพราะมีการ
ใช้รว่ มกันสองยู นิตเซลล ์
่
อนุ ภาคซึงอยู
่ตามขอบ นับจานวนเป็ น 1/4 เพราะมี
่ นิตเซลล ์
การใช้รว่ มก ันสียู
่
อนุ ภาคซึงอยู
่ตรงกลาง ให้นบ
ั จานวนเต็มคือ 1 เพราะ
่
ไม่มก
ี ารใช้รว่ มกันกับยู นิตเซลล ์อืน
P. Vanalabhpatana 2010



ตอนที่ 1 การจัดเรียงอะตอมในโครงสร ้าง
ผลึก
่ ยูนิต
ตอนที่ 2 โครงสร ้างผลึกของโลหะทีมี
เซลล ์แบบ
face-centred cubic (fcc) และ body-centred cubic (bcc)
ตอนที่ 3 โครงสร ้างผลึกของสารประกอบ
P. Vanalabhpatana 2010
เปรียบเทียบการจัดเรียงอะตอมแบบ closet
packing และ simple cubic

1.1

1.2
เปรียบเทียบการจัดเรียงอะตอม closet packing
ชนิ ด hcp และ fcc
P. Vanalabhpatana 2010



ตอนที่ 1 การจัดเรียงอะตอมในโครงสร ้าง
ผลึก
่ ยูนิต
ตอนที่ 2 โครงสร ้างผลึกของโลหะทีมี
เซลล ์แบบ
face-centred cubic (fcc) และ body-centred cubic (bcc)
ตอนที่ 3 โครงสร ้างผลึกของสารประกอบ
P. Vanalabhpatana 2010



ตอนที่ 1 การจัดเรียงอะตอมในโครงสร ้าง
ผลึก
่ ยูนิต
ตอนที่ 2 โครงสร ้างผลึกของโลหะทีมี
เซลล ์แบบ
face-centred cubic (fcc) และ body-centred cubic (bcc)
ตอนที่ 3 โครงสร ้างผลึกของสารประกอบ
◦ จากแบบจาลองโครงสร ้าง
P. Vanalabhpatana 2010