Khi phân biệt rõ được hai loại chất rắn sẽ giúp ta hiểu hơn về đặc tính và ứng dụng của nó. Đặc biệt là với chất rắn kết tinh. Vậy chất rắn kết tinh là gì? Câu trả lời nằm ngay trong bài viết này của Gocbao đấy nhé!
Chất rắn kết tinh là gì?
Chất rắn có cấu trúc tinh thể được gọi là chất rắn kết tinh hoặc gọi tắt là chất rắn tinh thể. Cấu trúc tính là thể khi các hạt (nguyên tử, phân tử, ion) liên kết chặt với nhau bằng những lực tương tác.
Không chỉ vậy, các lực đó còn được sắp xếp theo một trật tự hình học xác định. Trong đó, mỗi hạt luôn dao động nhiệt quanh vị trí cân bằng của nó.
Cấu trúc tinh thể của chất rắn kết tinh
Chất rắn kết tinh được cấu tạo từ nhiều hạt nhỏ có hình khối lập phương được chồng khít lên nhau. Cấu trúc của chất rắn kết tính đối xứng với nhau qua từng trực. Cấu trúc này còn có tên gọi khác là cấu trúc tinh thể.
Tinh thể của mỗi chất rắn sẽ có 1 hình dạng đặc biệt riêng biệt. Điều kiện hình thành sẽ quyết định đến kích thước của tinh thể.
Cấu trúc của chất rắn kết tinh được nhìn nhận và nghiên cứu qua tia X. Tinh thể được cấu tạo từ các vi hạt liên kết chặt chẽ với nhau. Chúng 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.
Đặc tính của chất rắn kết tinh
Các chất rắn kết tinh được cấu tạo cùng 1 loại hạt nhưng cấu trúc tinh thể khác nhau thì tính chất vật lý cũng sẽ khác nhau.
Chất rắn kết tinh ứng với mỗi cấu trúc tinh thể sẽ có nhiệt độ nóng chảy xác định. Nhiệt độ này sẽ không đổi ở một áp suất cho trước.
Vật rắn đơn tinh thể được cấu tạo từ 1 tinh thể hoặc nhiều tinh thể nhỏ. Chúng được liên kết theo trật tự được xác định. Ví dụ: Muối, thạch anh, viên kim cương… Vật rắn đơn tinh thể có tính dị hướng, các tính chất sẽ được thay đổi theo các hướng khác nhau.
Vật rắn đa tinh thể cấu tạo từ nhiều tinh thể nhỏ liên kết không trật tự. Ví dụ như kim loại. Vật rắn đa tinh thể có tính đẳng hướng, các tính chất theo các hướng đều không đổi.
Tinh thể thực thường có những khuyết tật nên tính chất của các vật rắn tinh thể bị thay đổi nhiều.
Ứng dụng của chất rắn kết tinh hiện nay
Ứng dụng đắt giá nhất của chất rắn kết tinh chính là dùng làm vật cắt. Vì chất rắn kết tinh có độ liên kết siêu bền nên các mặt cắt từ nó rất cứng và bén.
Chất rắn kết tinh hay kim cương thường được dùng làm mũi khoan địa chất, dao cắt kính. Các đơn tinh thể Si và Ge dùng làm các linh kiện bán dẫn (điôt, transito), các mạch vi điện tử, các bộ nhớ của máy tính,…
Bên cạnh đó, các kim cương tự nhiên làm đồ trang sức. Kim cương nhân tạo 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. Một số ngành trong đó rất trọng dụng chất rắn kết tinh để luyện kim và chế tạo máy. Hoặc trong kĩ thuật xây dựng, cầu đường, đóng tàu, sản xuất đồ gia dụng,…
So sánh chất rắn kết tinh và chất rắn vô định hình
Chất rắn vô định hình là gì?
Bên cạnh chất rắn kết tinh, chất rắn vô định hình là chất rắn ở trạng thái vật chất không cấu tạo từ tinh thể. Hoặc nói một cách tổng quát, đó là các phân tử hay nguyên tử trong chất này không nằm ở các vị trí có trật tự diện rộng.
Cấu trúc vô định hình là cấu trúc trật tự gần.
So sánh chất rắn kết tinh và chất rắn vô định hình
Đặc tính của các loại chất rắn khá riêng biệt nên việc so sánh giữa chất rắn kết tinh với loại còn lại cũng không có gì là khó. Gocbao sẽ giúp bạn nhớ rõ những điểm khác nhau chính như sau:
Chất rắn kết tinh có cấu trúc tinh thể còn chất rắn vô định hình thì không.Chất rắn kết tinh có nhiệt độ nóng chảy xác định còn chất rắn vô định hình thì không.Với chất rắn kết tinh gồm: chất rắn đơn tinh thể: có tính dị hướng.Cả hai loại này đều có tính đẳng hướng.
Bài tập về chất rắn kết tinh, chất rắn vô định hình
Các bài tập về loại chất rắn kết tinh này chủ yếu dựa vào lý thuyết. Gocbao sẽ đưa đến bạn 3 dạng bài lý thuyết chủ yếu trong việc phân loại chất rắn.
Dạng 1: Dựa vào tính chất vật lý
Ví dụ: Tại sao kim cương và than chì đều cấu tạo từ các nguyên tử cacbon nhưng lại có tính chất vật lí khác nhau?
Bài giải
Vì kim cương và than chì có cấu trúc tinh thể khác nhau. Kim cương rất cứng và không dẫn điện, còn than chì mềm và dẫn điện.
Dạng 2: Dựa vào kích thước của tinh thể
Ví dụ: Kích thước của các tinh thể phụ thuộc điều kiện gì?
Bài giải
Kích thước của các tinh thể phụ thuộc tốc độ kết tinh khi chuyển từ thể lỏng sang thể rắn: Tốc độ kết tinh càng nhỏ thì kích thước của các tinh thể càng lớn.
Dạng 3: Các câu hỏi loại trừ (kèm đáp án)
Ví dụ: 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 (đáp án đúng)
Ví dụ: Vật nào sau đây không có cấu trúc tinh thể?
A. Chiếc cốc thuỷ tinh. (đáp án đúng)
B. Hạt muối ăn.
C. Viên kim cương.
D. Miếng thạch anh.
Hiểu rõ những vật có độ cứng tựa kim cương chính là nắm rõ các đặc tính của chất rắn kết tinh. Gocbao đã đưa đến bạn ba dạng bài tập chủ yếu trong mảng kiến thức này. Nhìn chung những câu hỏi chỉ xoay quanh các vấn đề đã được đề cập. Nên các bạn sẽ không gặp nhiều khó khăn nếu như ôn kỹ lý thuyết nhé!
