Cấu tạo nguyên tử và liên kết hóa học trong gốm sứ

Cấu tạo nguyên tử và liên kết hóa học trong gốm sứ

Nguyên tử là hệ thống gồm hạt nhân (mang điện tích dương) và các điện tử bao quanh (mang điện tích âm) mà ở trạng thái bình thường được trung hòa về điện. Hạt nhân gồm proton (điện tích dương) và neutron (không mang điện). Các điện tử phân bố quanh hạt nhân tuân theo các mức năng lượng từ thấp đến cao.

Vật chất thực nằm ở vùng giữa khi lý tưởng (các nguyên tử và phân tử ở trạng thái phân bố hỗn độn, không phụ thuộc vào nhau) và tinh thể lý tưởng (các nguyên tử, ion, phân tử phân bố có quy luật đối xứng và tuần hoàn). Từ bản chất của vật chất rắn, có thể thấy ngay sự tồn tại các lực liên kết giữ chặt các phần tử cấu trúc (nguyên tử, ion, phân tử) chung lại với nhau mà ta gọi là liên kết hóa học. Liên kết hóa học và năng lượng liên kết được dùng để giải thích các hiện tượng trong thế giới vi mô của các tinh thể, chính sự khác nhau của các dạng liên kết cũng là nguyên nhân tạo nên cơ tính khác nhau giữa các loại vật liệu. Dưới đây là các loại liên kết hóa học.

Liên kết ion

Đây là loại liên kết mạnh, xảy ra giữa nguyên tử có ít điện tử hóa trị dễ cho bớt điện tử đi để tạo thành cation (ion dương) với nguyên tử có nhiều điện tử hóa trị dễ nhận thêm điện tử để tạo thành anion (ion âm). Liên kết ion thuộc loại không định hướng (xác suất tồn tại lớn nhất các điện từ tham gia liên kết không theo phương nối tâm các nguyên tử), thể hiện tính ròn cao của vật liệu. Các khoáng vật có liên kết ion khi tác dụng với nước dễ hòa tan và cường độ giảm nhanh, dễ bị biến đổi và phá hoại do các tác dụng phong hóa.

Liên kết cộng hóa trị

Được tạo ra khi hai (hoặc nhiều) nguyên tử góp chung nhau một số điện tử hóa trị để có đủ tám điện tử ở lớp ngoài cùng. Nói chung đây là liên kết mạnh, tuy nhiên cường độ phụ thuộc rất nhiều vào đặc tính liên kết giữa điện tử hóa trị với hạt nhân. Khoáng vật có liên kết cộng hóa trị có số lượng lớn nhất và phổ biến trong tự nhiên, khó bị hòa tan khi tác dụng với nước, có độ bền cơ học cao, khối lượng riêng lớn, kết tính đặc sít.

Liên kết kim loại

Đặc trưng cho vật liệu kim loại. Các điện tử hóa trị liên kết yếu với hạt nhân dễ dàng bứt ra khỏi nguyên tử trở nên tự do (không bị ràng buộc bởi nguyên tử nào) và tạo nên “mây” hay “biển” điện tử. Liên kết kim loại tạo cho kim loại các tính chất điển hình, rất đặc trưng và được gọi là tính kim loại. Ở vật liệu gốm và các nguyên liệu khoáng không tồn tại liên kết này.

Liên kết yếu (Van der Waals)

Trong nhiều phân tử có liên kết cộng hóa trị, do sự khác nhau về độ âm điện của các nguyên tử, trọng tâm diện tích dương và điện tích âm không trùng nhau, ngẫu cực điện được tạo thành và phân tử bị phân cực. Liên kết Van der Waals là do hiệu ứng hút nhau giữa các nguyên tử hay phân tử bị phân cực như vậy. Liên kết này yếu, rất dễ bị phá vỡ khi tăng nhiệt độ nên vật liệu có liên kết này có nhiệt độ nóng chảy thấp. Còn được gọi là liên kết bạc hai.

Liên kết hydro

Do khả năng của nguyên tử hydro kết hợp với nguyên tử của các nguyên tố có độ âm điện mạnh tạo thành. Ví dụ các hợp chất  hydro florua, nước, amoniac. Liên kết hydro là nguyên nhân của một số đặc tính quan trọng của nước, là chất đóng vai trò to lớn trong các quá trình xảy ra trong thế giới hữu sinh và vô sinh. Liên kết hydro quyết định phần lớn tính chất của các chất quan trọng về mặt sinh hoặc như protein và các axit nucleic. Liên kết hydro cũng tồn tại trong các khoáng vật sét, chất kết dính vô cơ và xi măng.

Thực ra, trong các chất, vật liệu không tồn tại một loại liên kết thuần túy duy nhất mà mang tính hỗn hợp của nhiều loại mà ta gọi là liên kết hỗn hợp. Trong liên kết hỗn hợp, phần đóng góp của từng loại liên kết được xác định bằng sự chênh lệch độ âm điện của hai nguyên tố (theo Pauling).

Gomsuu,

Ghi rõ nguồn https://gomsuu.com khi copy hoặc trích dẫn bài viết.

Leave a comment

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *