Bài giảng môn Vật liệu điện: Cấu tạo vật chất

Môn học: VẬT LIỆU ĐIỆNTẬP ĐOÀN ĐIỆN LỰC VIỆT NAMTRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰCCấu tạo nguyên tửPhân tửKhuyết tật trong vật rắnLý thuyết phân vùng năng lượngCHƯƠNG 1: CẤU TẠO VẬT CHẤTCấu tạo nguyên tử Tất cả các chất tồn tại ở 3 trạng thái rắn, lỏng, khí đều được cấu tạo bằng 3 hạt cơ bản là: proton, notron và electron Nguyên tử (phần tử nhỏ nhất có thể tham gia phản ứng hóa học): hạt nhân + lớp vỏ điện tửHạt nhân: Proton + notronVỏ điện tử: gồm các electron chuyển động quanh hạt nhân theo quĩ đạo nhất định, tùy mức năng lượng mà electron được sắp xếp thành lớpHạt nhânVỏ điện tửCấu tạo nguyên tửVề điện: Proton và electron có cùng trị số điện tích q = 1,6.10-9 (C) nhưng ngược dấu. Ký hiệu điện tích proton là +q, điện tích electron là –q. Hạt notron trung hòa về điện. Điện tích hạt nhân là điện tích Proton, lớp vỏ là điện tích electronVề khối lượng: Khối lượng Proton và Notron xấp xỉ nhau:mP = mN = 1,67.10-27(kg) Khối lượng electron: (rất bé so với khối lượng Proton và Notron)me = 9,1.10-31(kg)Khối lượng nguyên tử xem như tổng khối lượng Proton + NotronCấu tạo nguyên tửVề số lượng: Số proton bằng số hạt electron  ở trạng thái bình thường, nguyên tử trung hòa về điện. Tổng số hạt Proton và Notron gọi là số khối, ký hiệu là A Số Proton gọi là số hiệu nguyên tử, ký hiệu là Z. Số hiệu nguyên tử là đặc trưng tính chất vật lý của nguyên tố, số electron ngoài cùng đặc trung tính chất hóa học của nguyên tố.Phân tử Là phần tử nhỏ nhất của một chất ở trạng thái tự do mà có thể mang đầy đủ tính chất của chất đó. Trong phân tử, các nguyên tử liên kết với nhau bằng liên kết hóa học.Liên kết cộng hóa trị: là mối liên kết giữa các nguyên tử trong phân tử hợp chất hoặc đơn chất bằng những cặp electron dùng chung. Ví dụ: phân tử Clo: mỗi nguyên tử Clo có 7 electron ngoài cùng, khi nguyên tử clo lại gần, mỗi nguyên tử góp chung 1 electron tạo thành cặp điện tủ dùng chung.Phân tử (liên kết cộng hóa trị) Là phần tử nhỏ nhất của một chất ở trạng thái tự do mà có thể mang đầy đủ tính chất của chất đó. Trong phân tử, các nguyên tử liên kết với nhau bằng liên kết hóa học.Liên kết cộng hóa trị: là mối liên kết giữa các nguyên tử trong phân tử hợp chất hoặc đơn chất bằng những cặp electron dùng chung. Ví dụ: phân tử Clo: mỗi nguyên tử Clo có 7 electron ngoài cùng, khi nguyên tử clo lại gần, mỗi nguyên tử góp chung 1 electron tạo thành cặp điện tủ dùng chung.Phân tửLiên kết ion: là liên kết tạo được bởi lực hút giữa ion dương và ion âm.Liên kết này chỉ xảy ra giữa các nguyên tử của các nguyên tố hóa học có tính chất khác nhau Đặc trưng cho dạng liên kết ion là liên kết giữa kim loại và phi kim tạo thành muối. Ví dụ: liên kết Na và Cl tạo thành muối NaCl.Liên kết kim loại: Kim loại chỉ tồn tại dưới dạng nguyên tử riêng biệt khi ở thể khí. Khi ở thể rắn hoặc lỏng, kim loại thành ion dương và điện tử tự do chuyển đổi hỗn loại. Các điện tử này gắn kim loại với nhau tạo thành liên kết kim loại.Phân tửLiên kết kim loại: Dạng liên kết kim loại giải thích các tính chất của kim loại:Tính nguyên khối (rắn): do lực hút của các ion và điện tử tạo nên tính nguyên khối, kim loại thường ở dạng tinh thể (mạng lục giác)Tính dẻo: do sự dịch chuyển và trượt lên nhau của các ionDo tồn tại các điện tử tự do nên kim loại thường có ánh kim, dẫn điện và dẫn nhiệt cao.Liên kết Vandecvan: là mối liên kết yếu nhất trong các liên kết, thường tạo nên những chất không bền về nhiệt và cơ (dễ nóng chảy và mềm)Khuyết tật trong vật rắnKhuyết tật trong vật rắnTạp chấtLỗ trốngLý thuyết phân vùng năng lượngLý thuyết phân vùng năng lượngLý thuyết phân vùng năng lượngLý thuyết phân vùng năng lượngLý thuyết phân vùng năng lượngPhân loại vật liệu:Phân loại vật liệu:Phân loại vật liệu:Phân loại vật liệu:CBGD: ThS. Nguyễn Hữu VinhEmail: huuvinhdct@gmail.com