Exp. 6 Crystal Structure Pre-Lab 2302115 Gen Chem Lab I Exp. 6 Crystal Structure Pre-Lab P. Vanalabhpatana 13 July 2010

โครงสร้างผลึก (Crystal Structure) แลตทิซผลึก (crystal lattice) ผลึกที่ประกอบขึ้นจากการจัดเรียงตัวของอะตอม ไอออน หรือ โมเลกุล ที่แทนด้วยจุดแลตทิซ (lattice point) อย่างเป็น ระเบียบซ้ำๆ กันเป็นโครงข่าย 3 มิติ แบ่งเป็นหน่วยย่อยๆ ได้เรียกว่า ยูนิตเซลล์ (unit cell) ยูนิตเซลล์ (unit cell) เป็นหน่วยย่อยที่เล็กที่สุดซี่งมีรูปร่างลักษณะและแบบแผนการจัดเรียง เชิงเรขาคณิตของอนุภาคเหมือนกับโครงสร้างของแลตทิซผลึก (crystal lattice) เป็นตัวแทนของโครงสร้างผลึก P. Vanalabhpatana 2010

โครงสร้างผลึก (Crystal Structure) รูปที่ 1 ยูนิตเซลล์ในโคงสร้างสามมิติของแลตทิซผลึก P. Vanalabhpatana 2010

ยูนิตเซลล์ (Unit Cell) (ก) simple cubic มีหน่วยเฉพาะที่มุมลูกบาศก์ (ข) body-centred cubic มีหน่วยที่มุมและกลางลูกบาศก์ (ค) face-centred cubic มีหน่วยที่มุมและหน้าทุกหน้า รูปที่ 2 ยูนิตเซลล์แบบลูกบาศก์ชนิดต่างๆ P. Vanalabhpatana 2010

ยูนิตเซลล์ (Unit Cell) VDOs of bcc and fcc unit cells P. Vanalabhpatana 2010

โครงสร้างผลึกของโลหะ มีการจัดอะตอมแบบชิดกันมากที่สุด (closet packing) โครงสร้างแบบ closet packing จัดได้ 2 แบบ Hexagonal closet packing (hcp) [ABABABAB…] Cubic closet packing (ccp) หรือ face-centerd cubic packing (fcc) [ABCABCABCABC…] P. Vanalabhpatana 2010

Closet Packing P. Vanalabhpatana 2010

VDOs of hcp and fcc packing Closet Packing VDOs of hcp and fcc packing P. Vanalabhpatana 2010

Closet Packing: Coordination Number รูปที่ 4 รูปขยายของการจัดเรียงอะตอมในโครงสร้างผลึก (ก) แบบ hcp และ (ข) แบบ fcc ทรงกลมที่แรเงาคืออะตอมกลาง เลขโคออร์ดิเนชันของอะตอมใดๆ คือจำนวนอะตอมที่ล้อมรอบอะตอมนั้นๆ เลขโคออร์ดิเนชัน = 12 P. Vanalabhpatana 2010

Closet Packing: Hole ช่องเททระฮีดรัล (tetrahedral hole) เป็นช่องว่างระหว่าง อะตอมหรือทรงกลม 4 ลูก ช่องออกตะฮีดรัล (octahedral hole) เป็นช่องว่างระหว่าง อะตอมหรือทรงกลม 6 ลูก ซึ่งช่องออกตะฮีดรัลมีขนาดใหญ่กว่า ช่องเททระฮีดรัล P. Vanalabhpatana 2010

โครงสร้างผลึกของโลหะ โครงสร้างแบบ closet packing ได้แก่ Hexagonal closet packing (hcp) [ABABABAB…] Cubic closet packing (ccp) หรือ face-centerd cubic packing (fcc) [ABCABCABCABC…] โครงสร้างแบบ body-centered cubic (bcc) Coordination number = 8 P. Vanalabhpatana 2010

วัตถุประสงค์ของการทดลอง จัดเรียงอนุภาคลงในแบบจำลองโครงสร้างผลึกอย่างง่าย ระบุเลขโคออร์ดิเนชัน จำนวนช่องว่าง จำนวนอนุภาค และสูตรอย่างง่ายในยูนิตเซลล์ คำนวณความหนาแน่นของผลึกไอออนิก P. Vanalabhpatana 2010

การคำนวณ โดย 1 อนุภาค คิดเป็นปริมาตรเท่ากับ 4/3r3 packing efficiency = ปริมาตรของอนุภาคใน unit cell  100 ปริมาตรของ unit cell โดย 1 อนุภาค คิดเป็นปริมาตรเท่ากับ 4/3r3 เปอร์เซ็นต์ช่องว่าง = 100 – packing efficiency P. Vanalabhpatana 2010

การทดลอง ตอนที่ 1 การจัดเรียงอะตอมในโครงสร้างผลึก ตอนที่ 2 โครงสร้างผลึกของโลหะที่มียูนิตเซลล์แบบ face-centred cubic (fcc) และ body-centred cubic (bcc) ตอนที่ 3 โครงสร้างผลึกของสารประกอบ P. Vanalabhpatana 2010

การนับจำนวนอนุภาคในยูนิตเซลล์ อนุภาคซึ่งอยู่ที่มุม นับจำนวนเป็น 1/8 เพราะว่ามีการใช้ร่วมกันแปดยูนิต เซลล์ อนุภาคซึ่งอยู่พื้นผิว นับจำนวนเป็น 1/2 เพราะมีการใช้ร่วมกันสองยูนิต เซลล์ อนุภาคซึ่งอยู่ตามขอบ นับจำนวนเป็น 1/4 เพราะมีการใช้ร่วมกันสี่ยูนิต เซลล์ อนุภาคซึ่งอยู่ตรงกลาง ให้นับจำนวนเต็มคือ 1 เพราะไม่มีการใช้ร่วมกัน กับยูนิตเซลล์อื่น P. Vanalabhpatana 2010

การทดลอง ตอนที่ 1 การจัดเรียงอะตอมในโครงสร้างผลึก ตอนที่ 2 โครงสร้างผลึกของโลหะที่มียูนิตเซลล์แบบ face-centred cubic (fcc) และ body-centred cubic (bcc) ตอนที่ 3 โครงสร้างผลึกของสารประกอบ P. Vanalabhpatana 2010

ตอนที่ 1 การจัดเรียงอะตอมในโครงสร้างผลึก 1.1 เปรียบเทียบการจัดเรียงอะตอมแบบ closet packing และ simple cubic 1.2 เปรียบเทียบการจัดเรียงอะตอม closet packing ชนิด hcp และ fcc P. Vanalabhpatana 2010

การทดลอง ตอนที่ 1 การจัดเรียงอะตอมในโครงสร้างผลึก ตอนที่ 2 โครงสร้างผลึกของโลหะที่มียูนิตเซลล์แบบ face-centred cubic (fcc) และ body-centred cubic (bcc) ตอนที่ 3 โครงสร้างผลึกของสารประกอบ P. Vanalabhpatana 2010

การทดลอง ตอนที่ 1 การจัดเรียงอะตอมในโครงสร้างผลึก ตอนที่ 2 โครงสร้างผลึกของโลหะที่มียูนิตเซลล์แบบ face-centred cubic (fcc) และ body-centred cubic (bcc) ตอนที่ 3 โครงสร้างผลึกของสารประกอบ จากแบบจำลองโครงสร้าง P. Vanalabhpatana 2010