grupa2 id 196560 Nieznany

background image

1.

Na podanych rysunkach zamieszczono dyfraktogramy ciał stałych. Co można powiedzieć o

strukturze krystalicznej tych materiałów? Odpowiedź uzasadnij. (1)

Kryształ - ciało stałe dające dyskretny obraz dyfrakcyjny. Zatem materiał, którego dyfraktogram

jest oznaczony jako A ma strukturę krystaliczną, a materiał o którego dyfraktogram jest oznaczony

jako B nie ma struktury krystalicznej.

2.

Dlaczego ciała stałe są nieściśliwe? (1)

ciała stałe są nieściśliwe ponieważ elementy składowe kryształów (atomy, jony, cząsteczki) mają

ściśle określone pozycje i jedyny ruch jaki mogą wykonywać to oscylacje w położeniu

równowagowym (średnim).

3.

Podaj co najmniej trzy charakterystyczne właściwości kryształów jonowych. (1)

twarde, kruche, wysoka temperatura topnienia, słabe przewodnictwo cieplne i elektryczne

4.

Jakie są indeksy (hkl) płaszczyzn krystalograficznych na załączonych rysunkach? (1)

5.

Narysuj kształt komórki elementarnej trygonalnego układu krystalograficznego, zaznaczając

symbolicznie charakterystyczne kąty i długości. (1)

Romboedryczny (trygonalny) a=b=c, α=β=γ≠90

6.

Narysuj ułożenie atomów w układzie regularnym w komórce centrowanej na podstawach oraz

podaj ilość atomów w takiej komórce wraz z uzasadnieniem. (1)

2 atomy = 8x1/8 + 2x1/2

A

B

A

B

C

101

1-10

221

background image

7.

Podaj, na podstawie obliczeń, krytyczny stosunek promienia kationu (r

k

) do promienia anionu (r

a

)

dla koordynacji tetraedrycznej. (2)

bezpośrednio z porównania trójkątów

a

k

a

r

r

r

a

a

+

=

2

3



a

k

r

r

+

=

1

2

3



a

k

r

r

=

1

2

3

lub licząc i przekształcając po kolei

r

a

=

2

2

a

;

r

a

+ r

k

=

2

3

a

; =>

8.

Na podstawie poniższego rysunku uzasadnij, że stechiometria rutylu (TiO

2

) jest zgodna z jego

strukturą krystaliczną. (1)

Stechiometrię związku można określić na podstawie ilości atomów w komórce elementarnej.

Należy zwrócić uwagę na położenie atomów (naroża – 1/8 atomu, ściany – 1/2 atomu, krawędzie

1/4 atomu, wnętrze równoległościanu 1 cały atom): Ti – 8x1/8 + 1 = 2 atomy ; O – 4x1/2 + 2 = 4

atomy. Ti

2

O

4

-> TiO

2

9.

Które z poniższych stwierdzeń nie jest prawdziwe w odniesieniu do struktury heksagonalnej

najgęstszego upakowania? (1)

a.

Liczba koordynacyjna wynosi 12.

b.

Stopień wypełnienia przestrzeni wynosi 74%.

c.

Luki tetraedryczne drugiej warstwy są zakończone sferami z trzeciej warstwy.

d.

W tej konfiguracji ułożenie sfer czwartej warstwy dokładnie pokrywa się z

ułożeniem sfer z warstwy pierwszej.

10.

Na podstawie pomiarów dyfrakcji promieni X stwierdzono, że miedź krystalizuje w układzie z

komórką elementarną typu FCC o długości boku równym 3,608x10

-8

cm. W innych pomiarach

wykazano, że gęstość miedzi wynosi 8,92 g/cm

3

. Oblicz masę atomową miedzi. (2)

Z – 4 atomy na komórkę elementarną

M – masa atomowa [g/mol]

d – gęstość [g/cm

3

]

a – długość boku komórki elementarnej [cm], a

3

– objętość komórki elementarnej [cm

3

]

N

A

– liczba Avogadro [1/mol]

O

2-

Ti

4+

background image

]

1

[

3

3

3

mol

g

cm

mol

cm

g

Z

a

N

d

M

A

=

=

63,1 g/mol => 63,1 a.j.m.

11.

Który w podanych związków charakteryzuje się największą energią sieciową? Odpowiedź

uzasadnij uwzględniając oddziaływania elektrostatyczne pomiędzy jonami. MgO, NaCl, AlN, CaF

2

(1)

AlN – największa energia przyciągania Coulombowskiego, największy ładunek z (iloczyn wynosi 9).
O wiele większy wpływ ładunku jonu na energię oddziaływania niż odległość pomiędzy jonami.

12.

Oszacuj wartość energii sieciowej dla tlenku cynku, ZnO, krystalizującego w strukturze wurcytu.

Wykładnik Borna wynosi 8. (2)

A – stała Madelunga, z – ładunek jonu, e – ładunek elementarny, n – wykładnik Borna

E

lat

= –[(N

0

Z

+

Z

e

2

A)/(4πε

0

d

0

)](1 – 1/n)

N

A

= 6.022×10

23

Z

+

= 2

Z

= 2

e = 1.602×10

–19

A = 1.641 dla struktury wurcytu
4πε

0

= 1.113×10

–10

d

0

= 60 + 138 = 198 pm (dla LK = 4) = 1.98×10

–10

m

n = 8
E

lat

= –[(6.022×10

23

)(2)(–2)(1.602×10

–19

)

2

(1.641)/(1.113×10

–10

)(1.98×10

–10

)](1 – 1/8) = -4031kJ/mol

13.

Oszacuj wartość energii sieciowej dla ZnO na podstawie Cyklu Borna-Habera. (2)

Cykl Borna-Habera:
Zn(s) + ½ O

2

(g)

ZnO(s) ΔH°

f

= –350 kJ/mol

Zn(s)

Zn(g)

S = 130.4 kJ/mol

Zn(g)

Zn

+

(g)

IE

1

= 906 kJ/mol

Zn

+

(g)

Zn

2+

(g)

IE

2

= 1733 kJ/mol

½ O

2

(g)

O(g)

½D = ½(497) = 248 kJ/mol

O(g)

O

(g)

-EA

1

= –141 kJ/mol

O

(g)

O

2–

(g)

-EA

2

= 780 kJ/mol

Zn

2+

(g) + O

2–

(g)

ZnO(s)

E

lat

= ?


S + IE

1

+ IE

2

+ ½D – EA

1

– EA

2

+ E

lat

– ΔH°

f

= 0

E

lat

= ΔH°

f

E

lat

= –(130.4 + 906.3 + 1733 + 248.5 – 141 – (–780) – (–350.5)) = -4006,5 kJ/mol


1. Musimy uwzględnić obydwie energie jonizacji cynku.
2. Zgodnie z definicją podaną na kartce z danymi tablicowymi

powinowactwo elektronowe jest to energia

potrzebna do usunięcia elektronu z pojedynczo naładowanego anionu: X

= X + e. Bardziej ogólnie można

zapisać, że powinowactwo elektronowe = E

koniec

– E

początek

, w przypadku kiedy dodatkowy elektron jest

przyłączony do atomu lub cząsteczki. Oznacza to, że do obliczeń z cyklu Borna-Habera należy wziąć ujemną
wartość powinowactwa elektronowego. Ponadto, zgodnie z definicją, musimy uwzględnić obydwie zarówno
pierwszą jak i drugą energię powinowactwa elektronowego tlenu.

background image

14.

Podaj wartość stałej Madelunga dla pary jonów A

2+

B

2-

. (1)

; ilość najbliższych sąsiadów w odległości 1r

AB

wynosi 1, zatem

, a

stała wynosi 1.

15.

Podaj i uzasadnij obliczeniami wartość stałej Madelunga dla atomów zaznaczonych strzałką na

poniższym rysunku, uwzględniając wszystkie narysowane atomy. Różne kolory oznaczają jony o

różnym znaku, narysowany wielościan to sześcian. Czy na podstawie obliczonej wartości stałej

Madelunga można coś powiedzieć o względnej reaktywności tych jonów (uzasadnij)? Jeśli tak, to

co? (2+1)

Kolor na

rysunku

Ilość i

charakter

oddziaływania

Odległość w
jednostkach

r

AB

Wkład

do stałej

-4

1,000

4,00

5 1,414 (

2

)

-7,07

-2 1,732 (

3

)

3,46

3

2,000

-6,00

-8 2,236 (

5

)

17,89

5 2,449 (

6

)

-12,25

-4 2,646 (

7

)

10,58

4 2,828 (

8

)

-11,31

M

B

=

-0,70

Dla Jonu w pozycji A, wartość stałej wynosi 1,79. Im większa wartość stałej Madelunga tym większa

energia stabilizacji jonów w sieci – tym mniejsza reaktywność. Jon w pozycji B na rysunku będzie

zatem bardziej reaktywny niż jon A (w głębi kryształu).


Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
logika grupa2 id 272082 Nieznany
Abolicja podatkowa id 50334 Nieznany (2)
4 LIDER MENEDZER id 37733 Nieznany (2)
katechezy MB id 233498 Nieznany
metro sciaga id 296943 Nieznany
perf id 354744 Nieznany
interbase id 92028 Nieznany
Mbaku id 289860 Nieznany
Probiotyki antybiotyki id 66316 Nieznany
miedziowanie cz 2 id 113259 Nieznany
LTC1729 id 273494 Nieznany
D11B7AOver0400 id 130434 Nieznany
analiza ryzyka bio id 61320 Nieznany
pedagogika ogolna id 353595 Nieznany
Misc3 id 302777 Nieznany
cw med 5 id 122239 Nieznany
D20031152Lj id 130579 Nieznany

więcej podobnych podstron