SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO NINH BÌNH
TRƯỜNG THPT CHUYÊN LƯƠNG VĂN TUỴ

CHUYÊN ĐỀ KHU VỰC
TÊN ĐỀ TÀI :
XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP NÂNG CAO VỀ TINH THỂ

Người thực hiện
Họ và tên: Điền Thị Thu Hương
Đơn vị: Trường THPT chuyên Lương Văn Tụy

NINH BINH
̀ 8/2015

1


MỤC LỤC
Trang
1
1
3
3
3
4
4

PHẦN I: MỞ ĐẦU
I. Lí do chọn đề tài
II. Mục đích nghiên cứu
III. Nhiệm vụ

8
10
11

II.2. Đặc điểm tinh thể

12

II.3. Phân loại tinh thể theo liên kết
II. 3.1. Tinh thể với liên kết ion
II. 3.2. Tinh thể với liên kết cộng hóa trị, tinh thể nguyên tử
II. 3.3. Tinh thể phân tử
II. 3.4. Tinh thể kim loại
Chương III. Hệ thống bài tập về tinh thể
III.1. Các dạng bài toán thường gặp
III.2. Hệ thống bài tập chia theo các loại mạng tinh thể
PHẦN III: KẾT LUẬN
Tài liệu tham khảo

13
13
17
21
25
40
40
46
105
108


tinh thể là một trong các nội dung rất quan trọng. Phần này thường có trong các đề thi
học sinh giỏi lớp 10, 11 khu vực; Olympic 30/4; các đề thi học sinh giỏi Quốc Gia,

3


Quốc Tế. Tuy nhiên, trong thực tế giảng dạy ở các trường phổ thông nói chung và ở
các trường chuyên nói riêng, việc dạy và học phần tinh thể gặp một số khó khăn:
- Đã có tài liệu giáo khoa dành riêng cho học sinh chuyên hóa, nhưng nội dung kiến
thức lí thuyết chưa đủ để trang bị cho học sinh, chưa đáp ứng được yêu cầu của các kì
thi học sinh giỏi các cấp.
- Tài liệu tham khảo về mặt lí thuyết thường được sử dụng là các tài liệu ở bậc
đại học, cao đẳng đã được biên soạn, xuất bản từ lâu. Khi áp dụng những tài liệu này
cho học sinh phổ thông trở thành rất rộng. Giáo viên và học sinh thường không đủ
thời gian nghiên cứu do đó khó xác định được nội dung chính cần tập trung là vấn đề
gì.
- Trong các tài liệu giáo khoa chuyên hóa lượng bài tập rất ít, nếu chỉ làm các
bài trong đó thì HS không đủ “lực” để thi vì đề thi khu vực, HSGQG, Quốc Tế hằng
năm thường cho rộng và sâu hơn nhiều. Nhiều đề thi vượt quá chương trình.
- Tài liệu tham khảo phần bài tập vận dụng các kiến thức về các tinh thể cũng
rất ít, chưa có sách bài tập dành riêng cho học sinh chuyên hóa về các nội dung này.
Để khắc phục điều này, tự thân mỗi GV dạy trường chuyên phải tự vận động, mất rất
nhiều thời gian và công sức bằng cách cập nhật thông tin từ mạng internet, trao đổi
với đồng nghiệp, tự nghiên cứu tài liệu…Từ đó, GV tự biên soạn nội dung chương
trình dạy và xây dựng hệ thống bài tập để phục vụ cho công việc giảng dạy của mình.
Xuất phát từ thực tiễn đó, là giáo viên trường chuyên, chúng tôi rất mong có
được một nguồn tài liệu có giá trị và phù hợp để giáo viên giảng dạy - bồi dưỡng học
sinh giỏi các cấp và cũng để cho học sinh có được tài liệu học tập, tham khảo. Trong
năm học này chúng tôi tập trung biên soạn bài tập về tinh thể. Do vậy chúng tôi đã
chọn đề tài:

- Nghiên cứu các tài liệu về phương pháp dạy học hóa học, các tài liệu về bồi dưỡng
học sinh giỏi, các đề thi học sinh giỏi, . . .
- Thu thập tài liệu và truy cập thông tin trên internet có liên quan đến đề tài.
- Đọc, nghiên cứu và xử lý các tài liệu.
VI. Điểm mới của đề tài
5


- Đề tài xây dựng hệ thống bài tập mở rộng và nâng cao đầy đủ, có phân loại rõ ràng
các dạng câu hỏi lí thuyết, các dạng bài tập về tinh thể để làm tài liệu phục vụ cho
giáo viên trường chuyên giảng dạy, ôn luyện, bồi dưỡng học sinh giỏi các cấp và làm
tài liệu học tập cho học sinh đặc biệt cho học sinh chuyên kiến thức về tinh thể. Ngoài
ra còn là tài liệu tham khảo mở rộng và nâng cao cho giáo viên môn hóa học và học
sinh yêu thích môn hóa học nói chung.
- Đề xuất phương pháp xây dựng và sử dụng có hiệu quả hệ thống bài tập hóa học.
VII. Cấu trúc đề tài
Phần I. Mở đầu
Phần II. Nội dung
Chương I: Tổng quan
Chương II: Hệ thống hóa lý thuyết về tinh thể.
Chương III: Hệ thống câu hỏi lí thuyết về tinh thể
Chương IV: Hệ thống bài tập tính toán về tinh thể.
Phần III. Kết luận và khuyến nghị
Tài liệu tham khảo

PHẦN II. NỘI DUNG
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN
I.1. TẦM QUAN TRỌNG CỦA HÓA HỌC TINH THỂ.
Phần hoá học tinh thể trong chương trong chương trình hoá học chuyên THPT
có vai trò quan trọng trong. Cụ thể là:

nâng cao tính hiệu quả của hoạt động thực tiễn của con người, điều này đặc biệt được
chú ý trong nhà trường của các nước phát triển. Vậy bài tập hoá học là gì?
Theo các nhà lý luận dạy học Nga, bài tập bao gồm cả câu hỏi và bài toán, mà trong
khi hoàn thành chúng, học sinh nắm được hay hoàn thiện một tri thức hoặc một kỹ
năng nào đó, bằng cách trả lời vấn đáp, trả lời viết hoặc có kèm theo thực nghiệm.
Hiện nay ở nước ta, thuật ngữ “bài tập” được dùng theo quan niệm này.
7


Tác dụng của bài tập hóa học:
- Bài tập hoá học là một trong những phương tiện hiệu nghiệm cơ bản nhất để dạy học
sinh vận dụng các kiến thức đã học vào thực tế cuộc sống, sản xuất và tập nghiên cứu
khoa học, biến những kiến thức đã thu được qua bài giảng thành kiến thức của chính
mình.
- Đào sâu, mở rộng kiến thức đã học một cách sinh động, phong phú. Chỉ có vận dụng
kiến thức vào giải bài tập học sinh mới nắm vững kiến thức một cách sâu sắc.
- Là phương tiện để ôn tập, củng cố, hệ thống hoá kiến thức một cách tốt nhất.
- Rèn luyện kỹ năng hoá học cho học sinh như kỹ năng viết và cân bằng phương trình
hóa học, kỹ năng tính toán theo công thức và phương trình hoá học, kỹ năng thực
hành như cân, đo, đun nóng, nung sấy, lọc, nhận biết hoá chất...
- Phát triển năng lực nhận thức, rèn trí thông minh cho học sinh (học sinh cần phải
hiểu sâu mới hiểu được trọn vẹn). Một số bài tập có tình huống đặc biệt, ngoài cách
giải thông thường còn có cách giải độc đáo nếu học sinh có tầm nhìn sắc sảo. Thông
thường nên yêu cầu học sinh giải bằng nhiều cách, có thể tìm cách giải ngắn nhất, hay
nhất - đó là cách rèn luyện trí thông minh cho học sinh. Khi giải bài toán bằng nhiều
cách dưới góc độ
khác nhau thì khả năng tư duy của học sinh tăng lên gấp nhiều lần so với một học sinh
giải nhiều bài toán bằng một cách và không phân tích đến nơi đến chốn.
- Bài tập hoá học còn được sử dụng như một phương tiện nghiên cứu tài liệu mới
(hình thành khái niệm, định luật) khi trang bị kiến thức mới, giúp học sinh tích cực, tự

hạn, tuần hoàn)
- Nút mạng được gọi là gốc mạng (đồng nhất về thành phần, qui luật sắp xếp).
r
r

r
R

n1, n2, n3: Các số nguyên.

9

r
r'


r r r
a1 , a2 , a3 : Các vectơ cơ sở (Độ lớn của vectơ cơ sở được gọi là chu kì dịch chuyển hay

hằng số mạng)
II.1.2. Mạng Bravais: Tập hợp các điểm được xác định bằng công thức
r
r
r
r
R = n1a1 + n2 a2 + n3a3 tạo thành một mạng gọi là mạng Bravais.
- Mạng tinh thể thực và thể hiện tính chất đối xứng trong không gian (Đối xứng tịnh
tiến).
- Mạng thực bằng các mạng Bravais lồng vào nhau.
2

a1

r
a3
r
a2

Thể tích ô sơ cấp:
r r r
r r r
r r r
Ω = a1 [ a2 , a3 ] = a2 [ a3 , a1 ] = a3 [ a1 , a2 ]

- Tinh thể được mô tả bởi sự tịnh tiến dọc theo 3 trục toạ độ của phần tử nhỏ nhất của
nó là ô cơ sở (tế bào cơ bản)
- Tế bào cơ bản đặc trưng bởi các thông số:
Hằng số mạng: a, b, c, α, β, γ
Số đơn vị cấu trúc : n
Số phối trí
Độ đặc khít
Khái niệm về ô cơ sở:
10


Là mạng tinh thể nhỏ nhất mà bằng cách tịnh tiến nó theo hướng của ba trục tinh thể
ta có thể thu được toàn bộ tinh thể.
Mạng một chiều

r
a

I, II: Chứa một nguyên tử.
III: Chứa hai nguyên tử ⇒ chứa hơn một nguyên tử.
Ô nguyên tố: Chỉ chứa một nguyên tử trong một ô.

phức tạp

Mạng ba chiều
r
a1

r
11
a
3

r
a2


- Từ đó hình thành các kiểu mạng lập phương đơn giản, khối tâm, diện tâm.
II.1.4. Đường thẳng mạng
Lấy hai nút liên tiếp thuộc đường thẳng mạng
- Chọn góc toạ độ vào một nút

2

p

r r r


r
a2

[ 01 0 ]

r

[10 0] a1

[110]

Chú ý: - Các hướng song song với nhau có cùng một bộ chỉ số
- Nếu có một chỉ số [0] là đường thẳng mạng thuộc mặt phẳng của hai trục
- Nếu có hai chỉ [0] là đường thẳng mạng thuộc mặt phẳng của một trục.
II.1.5. Mặt phẳng mạng
p
r
a3

n
r
a2
r
a1 m

12


- Mặt phẳng mạng cắt cả ba trục toạ độ theo toạ độ m, n, p.
- Nghịch đảo

= 5, l =
= 2.
5
4
10

+ Mặt phẳng mạng (4, 5, 2).
b.

+ Mặt phẳng tinh thể cắt các trục toạ độ tại m = -5, n = 4, p = -10.
1

1

1

+ Lấy nghịch đảo: −5 , 4 , −10
+ Tìm mẫu số chung D = 20.

r
a3
( 0 01)
( 01 0 )
(1 0 0 )

+ h=

20
20
20

[hkl]

(hkl)

r)
a2

mp( ,

r
a2

r
a1
II.2. Đặc điểm tinh thể.
- Có hình dạng xác đinh
- Có nhiệt nóng chảy xác định, không đổi trong suốt quá trình nóng chảy
- Có tính dị hướng tức là tính chất theo các phương khác nhau là khác nhau
II.3. Phân loại tinh thể theo liên kết.
II.3. 1. Tinh thể với liên kết ion
II.3. 1.1. Đặc điểm
- Tinh thể hợp chất ion được tạo thành bởi những cation và anion hình cầu có bán
kính xác định
- Lực liên kết giữa các ion là lực hút tĩnh điện không định hướng
- Các anion thường có bán kính lớn hơn cation nên trong tinh thể người ta coi anion như
những quả cầu xếp khít nhau theo kiểu lptm, lpck, hoặc lập phương đơn giản. Các cation
có kích thước nhỏ hơn nằm ở các hốc tứ diện hoặc bát diện.
14



X
r
0.414 < rM
X

< 1,00

< 0.732

kiÓu mạng Florit giống CaF2

kiÓu mạng Rutil giống TiO2

II.3.1.3.Một số mạng tinh thể ion tiêu biểu .
15


Tinh thể CsBr.
- Tỉ lệ: rCs /rBr = 1,69/1,95=0,87 nên là mạng lập phương đơn giản:
- Tinh thể CsCl gồm hai mạng lập phương đơn giản lồng vào nhau.
- Số phối trí của Cs: 8
- Số phối trí của Br: 8
- Trong 1 tế bào có 1 nguyên tử Cs và 8.1/8 =1 nguyên tử Br nên tồn tại 1 phân tử
CsBr
- Các tinh thể cùng loại: CsCl, CsI, TlCl, NH4Cl,

Cs
Cl

Tinh thể KBr.

Nhiệt độ nóng chảy (oC )

638

734

2825

1290

1407

4100

Nhiệt độ sôi (oC )
Tinh thể Vuazit.

A

2-

- Các ion S sắp xếp theo kiểu lục phương, các ion Zn2+ chiếm một nửa số hốc tứ
diện.

A'

- Mạng vuarit bao gồm hai mạng lục phương chặt khítB lồng vào nhau.
B'
A


nhau bằng liên kết cộng hoá trị
- Do liên kết cộng hoá trị có tính định hớng nên cấu trúc tinh thể và số phối trí đợc
quyết định bởi đặc điểm liên kết cộng hoá trị, không phụ thuộc vào điều kiện sắp xếp
không gian của nguyên tử.

19


- Các tinh thể nguyên tử có độ cứng đặc biệt lớn, nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi
cao, khôngtan trong các dung môi. Chúng là chất cách điện hay bán dẫn
II.3.2.2. Một số kiểu mạng tinh thể nguyên tử tiêu biểu.
Tinh thể nguyên tử kim cương
- Do cấu trúc không gian ba chiều đều đặn và liên kết cộng hoá trị bềnvững nên Kim
cương có khối lượng riêng lớn (3,51), độ cứng lớn nhất,hệ số khúc xạ lớn, nhiệt độ
sôi, nhiệt độ nóng chảy cao, giòn, không tan trong các dung môi, không dẫn điện.

a = 3,55 A
Liªn kÕt C-C dµi 1,54 A

- Các nguyên tử C chiếm vị trí các đỉnh, các tâm mặt và một nửa số hốc tứ diện. Số
phối trí của C bằng 4.
- Mỗi tế bào gồm 8.1/8 + 6.1/2 + 4 = 8 nguyên tử
- Các phân tử có mạng tinh thể tương tự: Si, Ge và Sn(α), SiC, GaAs, BN, ZnS,
CdTe.
- Các nguyên tử C ở trạng thái lai hoá sp 3 tạo ra 4 AO lai hoá hớng về 4 đỉnh hình
tứ diện. Các nguyên tử C sử dụng các AO lai hoá này tổ hợp với nhau tạo ra các
MO -σ.
- Có N nguyên tử → tạo ra 4N MO trong đó có 2N MO liên kết tạo thành vùng hoá
trị và 2N MO phản liên kết tạo thành vùng dẫn. Vùng hoá trị đã được điền đầy,
vùng dẫn hoàn toàn còn trống, hai vùng cách nhau một vùng cấm có DE = 6 eV.

không khí đến 2000oC và chỉ bị oxi hoá nhẹ bề mặt, trong lúc đó kim cương bị
cháy ở 900oC).

- Các nguyên tử B chiểm các nút của mạng tinh thể lập phương tâm diên, N
chiếm 1 nửa hốc tứ diện.
- Mối tế bào có 4B và 4 N.
- Số phối trí của B là 4, N là 4.

22


II.3.3. Tinh thể phân tử.
II.3.3.1. Đặc điểm.
- Trong tinh thể phân tử, mạng lưới không gian đợc tạo thành bởi các phân tử hoặc
nguyên tử khí trơ.
- Lực liên kết giữa các phân tử trong tinh thể là lực Van der Waals.
- Các phân tử trong mạng tinh thể dễ tách khỏi nhau, nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ
sôi thấp, tan tốt trong các dung môi tạo ra dung dịch.
II.3.3.2. Một số mạng tinh thể phân tử tiêu biểu.
Tinh thể khí trơ.

Tinh thể Ar, Xe, Kr

Tinh thể He.

23


Tinh thể Iot.
- Mạng lưới của tinh thể I2 có đối xứng dạng trực thoi với các thông số a = 7,25 Å, b =

nằm ở đỉnh và tâm của khối hình chữ nhật.
- XeF2 là chất rắn , không màu tnc = 140oC, khối lượng riêng 4,32 g/cm3, phân tử có
dạng đường thẳng, d(Xe-F) = 2,00 Å.

25