VnHocTap.com giới thiệu đến các em học sinh lớp 10 bài viết Chất rắn kết tinh, chất rắn vô định hình, nhằm giúp các em học tốt chương trình Vật lí 10.
Nội dung bài viết Chất rắn kết tinh, chất rắn vô định hình: §1. CHẤT RẮN KẾT TINH. CHẤT RẮN VÔĐỊNH HÌNH I. TRỌNG TÂM KIẾN THỨC 1. Chất rắn kết tinh Định nghĩa: là chất rắn có cấu trúc tinh thể. 1.1. Cấu trúc tinh thể Cấu trúc tinh thể là cấu trúc tạo bởi các hạt liên kết chặt chẽ với nhau bằng những lực tương tác và sắp xếp theo một trật tự hình học không gian xác đinh gọi là mạng tính thể, trong đó mỗi hạt luôn dao động nhiệt quanh vị trí cân bằng của nó. 1.2. Các đặc tính của chất rắn kết tinh – Các chất rắn kết 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. – Chất rắn kết tinh có thể là chất đơn tinh thể hoặc chất đa tinh thể. + Chất rắn đơn tinh thể: được cấu tạo từ một tinh thể, có tính dị hướng. Ví dụ: hạt muối ăn, viên kim cương + Chất rắn đa tinh thể: cấu tạo từ nhiều tinh thể con gắn kết hỗn độn với nhau, có tính đẳng hướng. Ví dụ: kim loại 1.3. Ứng dụng của các chất rắn kết tinh Các đơn tinh thể silic và giemani được dùng làm các linh kiện bán dẫn. Kim cương được dùng làm mũi khoan, dao cắt kính. Kim loại và hợp kim được dùng phổ biến trong các ngành công nghệ khác nhau. 2. Chất rắn vô định hình Định nghĩa: là chất rắn không có cấu trúc tinh thể, không có dạng hình học xác định. Ví dụ: nhựa thông, hắc ín Tính chất của chất rắn vô định hình: + Có tính đẳng hướng + Không có nhiệt độ nóng chảy xác định. TỔNG KẾT Chất kết tinh Chất vô định hình Khái niệm Tính chất 1. Có cấu tạo tinh thể 2. Hình học xác định 3. Nhiệt độ nóng chảy xác định Ngược chất kết tinh Phân loại Đơn tinh thể Đa tinh thể Đẳng hướng Dị hướng Đẳng hướng Chú ý: Mỗi chất rắn kết tinh ứng với mỗi cấu trúc tinh thể có một nhiệt độ nóng chảy xác định không đổi ở mỗi áp suất cho trước. II. VÍ DỤ MINH HỌA Ví dụ 1: Chất rắn vô định hình có đặc tính nào dưới đây? A. Đẳng hướng và nóng chảy ở nhiệt độ không xác định. B. Dị hướng và nóng chảy ở nhiệt độ không xác định. C. Dị hướng và nóng chảy ở nhiệt độ xác định. D. Đẳng hướng và nóng chảy ở nhiệt độ xác định. Đáp án A. Ví dụ 2: Vật nào sau đây không có cấu trúc tinh thể? A. Hạt muối. B. Viên kim cưong. C. Miếng thạch anh. D. Cốc thủy tinh. Đáp án D. Ví dụ 3: Vật rắn tinh thể có đặc tính nào sau đây? A. Có cấu trúc tinh thể, có tính dị hướng, có nhiệt độ nóng chảy xác định. B. Có cấu trúc tinh thể, có tính đẳng hướng, có nhiệt độ nóng chảy xác định. C. Có cấu trúc tinh thể, có tính đẳng hướng hoặc dị hướng, không có nhiệt độ nóng chảy xác định. D. Có cấu trúc mạng tinh thể, có tính đẳng hướng hoặc dị hướng, có nhiệt độ nóng chảy xác định. Đáp án D. Ví dụ 4: Vật nào sau đây không có cấu trúc tinh thể? A. Chiếc cốc thuỷ tinh. B. Hạt muối ăn. C. Viên kim cương. D. Miếng thạch anh. Đáp án A. Ví dụ 5: Khi so sánh đặc tính của vật rắn đơn tinh thể và vật rắn vô định hình, kết luận nào sau đây là đúng? A. Vật rắn đơn tinh thể có tính dị hướng, có nhiệt độ nóng chảy hay đông đặc xác định còn vật rắn vô định hình có tính đẳng hướng, không có nhiệt độ nóng cháy xác định. B. Vật rắn đơn tinh thể có tính đẳng hướng có nhiệt độ nóng chảy hay đông đặc xác định, vật rắn vô định hình có tính dị hướng, không có nhiệt độ nóng chảy xác định. C. Vật rắn đơn tinh thể có tính đẳng hướng, không có nhiệt độ nóng chảy hay đông đặc xác định, vật rắn vô định hình có tính dị hướng, có nhiệt độ nóng chảy xác định. D. Vật rắn đơn tinh thể có tính dị hướng, không có nhiệt độ nóng chảy hay đông đặc xác định, vật rắn vô định hình có tính đẳng hướng, không có nhiệt độ nóng chảy xác định. Đáp án A. III. BÀI TẬP RÈN LUYỆN KĨ NĂNG Câu 1: Chọn những câu đúng trong các câu sau đây: A. Chất rắn kết tinh là chất rắn có cấu tạo từ một tinh thể. B. Chất rắn có cấu tạo từ những tinh thể rất nhỏ liên kết hỗn độn thuộc chất rắn kết tinh. C. Chất rắn kết tinh có nhiệt độ nóng chảy xác định và có tính dị hướng. D. Chất rắn có nhiệt độ nóng chảy xác định, chất rắn đó thuộc chất rắn kết tinh. Câu 2: Chất rắn vô định hình và chất rắn kết tinh: A. Khác nhau ở chỗ chất rắn kết tinh có cấu tạo từ những kết cấu rắn có dạng hình học xác định, còn chất rắn vô định hình thì không. B. Giống nhau ở điểm là cả hai loại chất rắn đều có nhiệt độ nóng chảy xác định. C. Chất rắn kết tinh đơn tinh thể có tính đẳng hướng như chất rắn vô định hình. D. Giống nhau ờ điểm cả hai đều có hình dạng xác định. Câu 3: Chọn những câu đúng trong các câu sau đây: A. Các phân tử chất rắn kết tinh chuyển động qua lại quanh vị trí cân bằng cố định được gọi là nút mạng. B. Chất rắn có cấu trúc mạng tinh thể khác nhau, nghĩa là các phân từ khác nhau, thì có tính vật lý khác nhau. C. Tính chất vật lý của chất kết tinh bị thay đổi nhiều là do mạng tinh thể có một vài chỗ bị sai lệch. D. Tính chất dị hướng hay đẳng hướng của chất kết tinh là do mạng tinh thể có một vài chỗ bị sai lệch gọi lỗ hổng. Câu 4: Tính chất nào sau đây KHÔNG liên quan đến chất rắn kết tinh? A. Có nhiệt độ nóng chảy xác định. B. Có tính dị hướng hoặc đẳng hướng. C. Có cấu trúc mạng tinh thể. D. Không có nhiệt độ nóng chảy xác định. Câu 5: Vật rắn nào dưới đây là vật rắn vô định hình ? A. Băng phiến. B. Thủy tinh. C. Kim loại. D. Hợp kim. Câu 6: Chất rắn vô định hình có đặc điểm và tính chất là: A. có tính dị hướng. B. có cấu trúc tình thế. C. có dạng hình học xác định. D. có nhiệt độ nóng chảy không xác định. Câu 7: Đặc điểm và tính chất nào dưới đây liên quan đến chất rắn vô định hình ? A. Có dạng hình học xác định. B. Có cấu trúc tinh thế. C. có tính dị hướng. D. không có nhiệt độ nóng chảy xác định. Câu 8: Chât rắn vô định hình có đặc tính nào dưới dây A. Đẳng hướng vù nóng chày ờ nhiệt độ không xác dinh. B. Di hướng và nóng chảy ở nhiệt độ không xác định. C. Dị hướng và nóng chảy ở nhiệt độ xác định. D. Đẳng hướng và nóng chảy ở nhiệt độ xác định. Câu 9: Vật nào sau đây không có cấu trúc tinh thể ? A. Hạt muối. B. Viên kim cương. C. Miếng thạch anh. D. Cốc thủy tinh. Câu 10: Vật rắn tinh thể có đặc tính nào sau đây? A. Có cấu trúc tinh thể, có tính dị hướng, có nhiệt độ nóng chảy xác định. B. Có cấu trúc tinh thể, có tính đẳng hướng, có nhiệt độ nóng chảy xác định. C. Có cấu trúc tinh thế, có tính đẳng hướng hoặc dị hướng, không có nhiệt độ nóng chảy xác định. D. Có cấu trúc mạng tinh thể, có tính đẳng hướng hoặc dị hướng, có nhiệt độ nóng chảy xác định. Câu 11: Khi nói về mạng tinh thể điều nào sau đây sai? A. Tính tuần hoàn trông không gian của tinh thể được biểu diễn bằng mạng tinh thể. B. Trong mạng tinh thể, các hạt có thể là ion dương, ion âm, có thể là nguyên tử hay phân tử. C. Mạng tinh thể của tất cả các chất đều có hình dạng giống nhau. D. Trong mạng tinh thể, giữa các hạt ở nút mạng luôn có lực tương tác, lực tương tác này có tác dụng duy trì cấu trúc mạng tinh thể.
Câu 12: Khi so sánh đặc tính của vật rắn đơn tinh thể và vật rắn vô định hình, kết luận nào sau đây là đúng? A. Vật rắn đơn tinh thể có tính dị hướng, có nhiệt độ nóng chảy hay đông đặc xác định còn vật rắn vô định hình có tính đẳng hướng, không có nhiệt độ nóng chảy xác định. B. Vật rắn đơn tinh thể có tính đẳng hướng có nhiệt độ nóng chảy hay đông đặc xác định, vật rắn vô định hình có tính dị hướng, không có nhiệt độ nóng chảy xác định. C. Vật rắn đơn tinh thể có tính đẳng hướng, không có nhiệt độ nóng chảy hay đông đặc xác định, vật rắn vô định hình có tính dị hướng, có nhiệt độ nóng chảy xác định. D. Vật rắn đơn tinh thể có tính dị hướng, không có nhiệt độ nóng chảy hay đông đặc xác định, vật rắn vô định hình có tính đẳng hướng, không có nhiệt độ nóng chảy xác định. Câu 13: Khi nói về mạng tinh thể điều nào sau đây sai? A.Tính tuần hoàn trong không gian của tinh thể được biểu diễn bằng mạng tinh thể. B. Trong mạng tinh thể các hạt có thể là ion dương, ion âm, có thể là nguyên tử hay phân tử. C. Mạng tinh thể của tất cả các chất đều có hình dạng giống nhau. D. Trong mạng tinh thể, giữa các hạt ở nút mạng luôn có lực tương tác, lực tương tác này có tác dụng duy trì cấu trúc mạng tinh thể.
Quan sát các hạt muối ăn [NaCl] qua kính hiển vi [Hình 34.1a], viên đá thạch anh [Hình 34.1b], … , ta thấy chúng đều được cấu tạo từ nhiều hạt nhỏ có dạng khối lập phương chồng khít lên nhau. Cấu trúc có hình dạng đối xứng xác định này gọi là cấu trúc tinh thể. Tinh thể của mỗi chất rắn có hình dạng riêng: tinh thể thạch anh [SIO2] có dạng khối lăng trụ sáu mặt, hai đầu là hai khối chóp; tinh hể canxit [canxi cacbônat] có dạng khối trụ xiên;… Kích thước tinh thể có thể lớn hay nhỏ phụ thuộc điều kiện hình thành nó.
Từ đầu thế kỉ XX, nhờ sử dụng tia Rơnghen [hay tia X] người ta đã nghiên cứu được cấu trúc tinh thể.
Tinh thể được cấu tạo từ các vi hạt [nguyên tử, phân tử, ion] liên kết chặt chẽ với nhau và sắp xếp theo một trật tự tuần hoàn trong không gian. Mỗi vi hạt luôn dao động nhiệt quanh vị trí cân bằng của nó.
Tính tuần hoàn trong không gian của tinh thể được biểu diễn bằng mạng tinh thể.
* Ví dụ: Mạng tinh thể muối ăn [Hình 34.2] có dạng hình lập phương gồm các iôn Cl- và Na+ , trong đó khoảng cách giữa hai ion Cl- hoặc hai iôn Na+ bằng a = 0,563nm [1nm =10-9 m]. Mạng tinh thể kim cương[Hình 34.3] và mạng tinh thể than chì [Hình 34.4] chỉ gồm các nguyên tử cacbon C.
* Ví dụ: Xét dạng hình học của hạt muối ta thấy chúng có dạng hình học xác định [vì có cấu trúc tinh thể].
Chất rắn có cấu trúc tinh thể gọi là chất rắn kết tinh.
Kích thước tinh thể của một chất 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].
2.Các đặc tính của chất rắn kết tinh
a] Các chất rắn kết 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.
b] Mỗi chất rắn kết tinh ứng với mỗi 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 khí quyển, nước đá nóng chảy ở 0o C, thiếc nóng chảy ở 232oC, sắt nóng chảy ở 1520o C,…
c] Vật rắn đơn tinh thể là vật được cấu tạo từ một tinh thể hoặc nhiều tinh thể nhỏ liên kết theo một trật tự xác định. Hạt muối, miếng thạch anh, viên kim cương,… là vật rắn đơn tinh thể.
Vật rắn đa tinh thể là vật được cấu tạo từ nhiều tinh thể nhỏ liên kết hỗn độn. Hầu hết các kim loại [sắt, nhôm, đồng,…] là vật rắn đa tinh thể.
Các vật rắn đơn tinh thể có tính dị hướng, tức là các tính chất vật lí của chúng [độ bền, độ nở dài, độ dẫn nhiệt,…] thay đổi theo các hướng khác nhau. Còn các vật rắn đa tinh thể có tính đẳng hướng, tức là các tính chất vật lí của chúng theo mọi hướng đều giống nhau.
d] Trong tinh thể thực thường có những khuyết tật [tức là các sai hỏng so với cấu trúc lí tưởng] nên tính chất của các vật rắn tinh thể bị thay đổi rất nhiều
*Ví dụ: Độ bền của kim loại giảm hàng nghìn lần khi mạng tinh thể có những sai hỏng. Độ dẫn diện của gecmani [Ge] hoặc silic [Si] thay đổi hàng nghìn lần khi cho thêm khoảng 0,1% tạp chất vào mạng tinh thể của chúng.
3. Ứng dụng của chất rắn kết tinh
Kim cương rất rắn nên được dùng làm mũi khoan địa chất, dao cắt kính,… Các đơn tinh thể silic [Si] và gemani [Ge] được dùng làm các linh kiện bán dẫn [điôt, transito], các mạch vi điện tử, các bộ nhớ của máy tính, . . . Kim cương tự nhiên làm đồ trang sức, kim cương nhân tạo thường được dùng làm mũi khoan, dao cát kính.
Các kim loại và hợp kim được dùng phổ biến trong các ngành công nghệ khác nhau như luyện kim và chế tạo máy, trong kĩ thuật xây dựng, cầu đường, đóng tàu, sản xuất đồ gia dụng, …
Chất rắn vô định hình
Chất rắn vô định hình là các chất không có cấu trúc tinh thể và do đó không có dạng hình học xác định.
Ví dụ: thuỷ tinh, nhựa dường, các chất dẻo,…. là các vật rắn vô định hình.
Các chất rắn vô định hình có tính đẳng hướng và 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 vật rắn như lưu huỳnh [S], thạch anh, đường [Hình 34.5],… có thể vừa là tinh thể, vừa là vô định hình. Ví dụ: khi đổ lưu huỳnh tinh thể đang nóng chảy [ở 350oC] vào nước lạnh thì do bị nguội nhanh nên lưu huỳnh không đông đặc ở dạng tinh thể mà chuyển thành lưu huỳnh dẻo vô định hình.
* Các vật rắn vô định hình được dùng phổ biến trong nhiều ngành công nghệ khác nhau. Thuỷ tinh dùng làm các dụng cụ quang học [gương, lăng kính, thấu kính….], các sản phẩm thuỷ tinh mĩ nghệ và gia dụng,… Hiện nay, nhiều vật rắn vô định hình có cấu tạo từ các chất polimehay cao phân tử [ví dụ: các loại nhựa, thuỷ tinh hữu cơ, cao su,…], do có nhiều đặc tính rất quý [dễ tạo hình, không bị gỉ hoặc bị án mòn, giá thành rẻ,…], nên chúng đã được dùng thay thế một số lượng lớn các kim loại [nhôm, sắt….] để làm các đồ gia dụng, tấm lợp nhà, ống dẫn nước, thùng chứa, các chi tiết máy, xuồng cứu hộ, nhà mái vòm,…
Trên đây là những kiến thức liên quan đến chất rắn kết tinh và chất rắn vô định hình do thegioidienco.vn đã tổng hợp và chia sẻ đến các bạn. Hy vọng rằng những thông tin trên đây sẽ cung cấp cho các bạn những kiến thức cần thiết nhé!