Tinh thể ion

Tinh thể ion là một dạng hợp chất ion kết tinh, trong đó các ion liên kết với nhau qua lực tĩnh điện để tạo thành mạng tinh thể đều đặn. Ví dụ tiêu biểu của các tinh thể này bao gồm halogenua kiềm như kali florua, kali clorua, kali bromua, kali iođua, và natri florua. NaCl có cấu trúc đồng phân 6:6, phản ánh sự tương tác mạnh mẽ giữa các ion. Nó dẫn điện tốt khi nóng chảy nhưng kém khi ở trạng thái rắn. Khi ở dạng lỏng, các ion có thể di chuyển và mang điện tích. Tinh thể ion thường hấp thụ mạnh bức xạ hồng ngoại và có các mặt phẳng dễ bị phân cắt. Cấu trúc mạng tinh thể ion thay đổi tùy thuộc vào kích thước của các ion trong chất rắn.

Liên kết - cấu trúc mạng

Trong mạng tinh thể ion, các nút lưới được chiếm giữ bởi các ion dương hoặc âm theo thứ tự, và các ion này liên kết với nhau bằng các liên kết ion.

Liên kết ion là một loại liên kết vững chắc, không có định hướng cụ thể và không bị bão hòa, vì vậy nó tuân theo nguyên lý sắp xếp để đạt được mật độ cao nhất.

Trong cấu trúc tinh thể, các hạt có xu hướng sắp xếp một cách chặt chẽ nhất, sao cho thể tích khoảng trống giữa chúng là nhỏ nhất có thể.

Ngoài ra, các cation và anion thường được coi là hình cầu với bán kính xác định. Sự tương tác giữa các ion là một loại tương tác tĩnh điện không có định hướng cụ thể. Vì vậy:

Theo nguyên tắc, các ion sẽ tự sắp xếp thành một cấu trúc mạng lưới nhất định để hệ thống đạt trạng thái ổn định nhất, tức là có năng lượng tối thiểu. Tình trạng này sẽ được đạt được khi có nhiều ion trái dấu tiếp xúc với nhau, trong khi các ion cùng dấu không tiếp xúc. Do đó, số phối trí phụ thuộc vào tỷ lệ bán kính giữa cation và anion.

Số phối trí là số lượng hạt xung quanh một hạt. Đối với tinh thể ion, đây là số lượng ion cùng dấu bao quanh một ion trái dấu gần nhất.

Đặc điểm chung

• Rất bền và cứng chắc.
• Khả năng dẫn nhiệt và dẫn điện thấp do không có các hạt mang điện tự do trong cấu trúc tinh thể ion.
• Nhiệt độ nóng chảy và sôi rất cao.
• Thường hòa tan nhiều trong nước.
• Hệ số giãn nở: Tăng khi điện tích của các ion giảm và khoảng cách giữa các ion tăng lên.

Thông tin bổ sung

• Art of the States: Anea - một tác phẩm âm nhạc lấy cảm hứng từ cấu trúc tinh thể ion.