Chương-9: bài tập tinh thể - Hóa đại cương 1 | Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia HCM

Chương-9 - bài tập tinh thể - Hóa đại cương 1 | Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia HCM được sưu tầm và soạn thảo dưới dạng file PDF để gửi tới các bạn sinh viên cùng tham khảo, ôn tập đầy đủ kiến thức, chuẩn bị cho các buổi học thật tốt. Mời bạn đọc đón xem!

Thông tin:
3 trang 8 tháng trước

Bình luận

Vui lòng đăng nhập hoặc đăng ký để gửi bình luận.

Chương-9: bài tập tinh thể - Hóa đại cương 1 | Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia HCM

Chương-9 - bài tập tinh thể - Hóa đại cương 1 | Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia HCM được sưu tầm và soạn thảo dưới dạng file PDF để gửi tới các bạn sinh viên cùng tham khảo, ôn tập đầy đủ kiến thức, chuẩn bị cho các buổi học thật tốt. Mời bạn đọc đón xem!

54 27 lượt tải Tải xuống
CHƯƠNG 9: HÓA HỌC TINH THỂ
1.
a) Số phối trí số tiểu phân gần nhất bao xung quanh một tiểu phân khác. Số phối trí
của tiểu phân phụ thuộc vào bản chất liên kết:
- Liên kếttính bất định hướng và bất bão hòa có số phối trí cao như liên kết ion,
kim loại, van der Waals.
- Liên kết tính định hướng bão hòa số phối trí thấp như liên kết CHT
liên kết hydro.
b) Trong tinh thể kim loại, SPT các nguyên tử kim loại thường lớn, có thể đạt tới 12. Vì
các nguyên tử thường bán kính bằng nhau và các liên kết kim loạitính bất định
hướng và bất bão hòa.
c) Trong các hợp chất CHT hoặc ion người ta quan tâm đến SPT các cation hoặc các
NTTT số oxh dương vì: trong các hợp chất CHT hay ion, NTTT bị phân cực
dương bán kính nhỏ một số lương vân đạo giới hạn nên chỉ thể được bao
quanh bằng một số lượng giới hạn các ligand.
2. Đặc điểm liên kết của các tinh thể ion: tính bất định hướng và bất bão hòa.
Công thức của các hợp chất ion chỉ cho biết tỉ lệ hợp thức các nguyên tố trong hợp chất
chứ không phải là chỉ có số lượng như vậy các ion liên kết với nhau.
Trong tinh thể ion, liên kết ion triển khai trong toàn tinh thể khiến cho các cation
anion tạo thành một khối thống nhất nên không thể tách riêng thành đơn phân tử
không tồn tại phân tử ion trong tinh thể.
3. Năng lượng mạng tinh thể ion năng lượng cần thiết để phá hủy 1 phân tử gam chất
trạng thái tinh thể thành các ion cô lập ở trạng thái cơ bản.
Năng lượng mạng tinh thể ion phụ thuộc vào các yếu tố: điện tích bán kính cation
anion; kiểu cấu trúc của tinh thể.
4. Tinh thể ion và tinh thể kim loại:
- Điểm giống: liên kết mạnh tính bất bão hòa tính bất định hướng được
triển khai trong toàn bộ tinh thể tinh thể là một khối thống nhất
Các tiểu phân trong tinh thể thường có xu hướng đạt đến số phối trí cao nhất.
- Điểm khác: tinh thể kim loại gồm những nguyên tử gần như không tích điện nên
đạt SPT cao nhất 12 8. Tinh thể ion gồm các ion tích điện nên để trung hòa
điện tích các ion trái dấu thì SPT cao nhất là 8 và 6.
5. Số phối trí trong mỗi quả cầu:
a) Lập phương xếp chặt (ccp): 12
b) Lục phương xếp chặt (hcp): 12
c) Lập phương thể tâm (bcc): 8
d) Lập phương diện tâm (fcc): 12
e) Lập phương đơn giản (cp): 6
6. Lập phương đặc khít và lục phương đặc khít:
- Điểm giống: số phối trí là 12
- Điểm khác: ô mạng cơ sở (lập phương – lục phương).
7. NaCl:
- SPT: 6:6 (Cation trước – anion sau)
- Ion dùng chung: Na , Cl
+ -
- Cách xđ CT của chất từ ô mạng cơ sở: Cl = 8.1/8+6.1/2=4; Na = 12.1/4+1=4
- +
CsCl
- SPT: 8:8
- Ion dùng chung: Cl
-
- Cách xđ CT của chất từ ô mạng cơ sở: Cl = 8.1/8=1; Cs = 1.1=1
- +
TiO
2
- SPT: 6:3
- Ion dùng chung: Ti , O
4+ 2-
- Cách xđ CT của chất từ ô mạng cơ sở: Ti = 8.1/8+1=2; O = 4.1/2+2=4
4+ 2-
8. Ô mạng sở CaF : tạo nên bởi ô mạng lập phương nguyên thủy của F lập phương
2
tâm diện của Ca lồng vào nhau.
- Số nguyên tử Ca : 8.1/8+6.1/2=4
2+
- Số nguyên tử F : 8.1=8
-
CT: CaF
2
Ô mạng cơ sở TiO :
2
- Số nguyên tử Ti : 8.1/8+1=2
4+
- Số nguyên tử O : 4.1/2+2=4
2-
CT: TiO
2
9. Mỗi anion B xếp chặt sẽ hình thành 2 lỗ trống tứ diện.
Cation X điền vào 1/4 lỗ trống tứ diện Số lượng cation ứng với 1 quả cầu anion:
2.1/4=1/2
CT của hợp chất: AB .
2
10. BaO: r-/r+ = 1.36/1.38 = 0.986 > 0.732 cấu trúc CsCl (lập phương tâm khối)
FrI: r+/r- = 1.94/2.20 = 0.89 > 0.732 cấu trúc CsCl
BeO: r+/r- = 0.34/1.36 = 0.25 > 0.225 và < 0.414 cấu trúc ZnS
InN: r+/r- = 0.92/1.48 = 0.62 > 0.414 và < 0.732 cấu trúc NaCl
11. P : mạng tinh thể phân tử (van der Waals)
4
O
10
(NH PO
4
)
3 4
: mạng tinh thể ion
SiC: mạng tinh thể CHT
I
2
: mạng tinh thể phân tử (van der Waals)
P
4
: mạng tinh thể phân tử (van der Waals)
Graphit: mạng tinh thể hỗn tạp (trong lớp liên kết CHT; giữa các lớp liên kết van
der Waals)
Co: mạng tinh thể KL
Rb: mạng tinh thể KL
LiBr: mạng tinh thể ion
Si: mạng tinh thể CHT
Thủy tinh: vô định hình
12. Khi làm lạnh, các tinh thể kết tinh mạng tinh thể ion: CsF, Na
2
SO
4
, K
3 6
[Fe(CN) ] (tiểu
phân là các ion có liên kết ion có tính bất bão hòa và bất định hướng)
Khi làm lạnh, các tinh thể kết tinh mạng tinh thể van der Waals:HCl, CCl , I (tiểu
4 2
phân là các phân tử bão hòa hóa trị không tạo thêm liên kết)
13. Khi làm lạnh, CO sẽ kết tinh mạng tinh thể van der Waals. Trong mạng tinh thể CO :
2 2
liên kết van der Waals giữa các phân tử CO liên kết CHT giữa C O trong mỗi
2
phân tử CO
2.
CO
2
có nhiệt độ thăng hoa rất thấp vì liên kết giữa các phân tử CO trong mạng tinh thể là
2
liên kết van der Waals nên rất yếu dễ bị phá vỡ.
14. SnCl : Sn có số phối trí 4 = Số Cl trong công thức 4 + 0 cầu không tạo bất kì cầu nào
4
Tất cả các Cl phối trí với Sn đều không tạo cầu nối.
Tinh thể SnCl có cấu trúc đảo.
4
SnF
4
: Sn có số phối trí 6 = Số F trong công thức 4 + 2 cầu tạo 4 cầu đơn.
Có 2F tạo 4 cầu đơn trên mặt xích đạo
Tinh thể SnF có cấu trúc lớp
4
Vì Sn bán kính bé không gian bé nên chỉ chứa được tối đa 4 Cl
4+
-
15. Từ câu 14, xác định được cấu trúc theo yếu tố không gian của SnCl : đảo; SnF : lớp.
4 4
Liên kết giữa các tiểu phân trong mạng tinh thể SnCl : van der Waals; SnF : hỗn tạp
4 4
(giữa các tiểu phân là liên kết van der Waals, trong tiểu phân là CHT).
SnF
4
sẽ nhiệt độ nóng chảy cao hơn cấu trúc lớp 2 phương liên kết mạnh, 1
phương liên kết yếu); SnCl có cấu trúc đảo 3 phương liên kết yếu.
4
16. Khi RbCl ở cấu trúc NaCl sẽ có SPT: 6:6
Khi RbCl ở cấu trúc CsCl sẽ có SPT: 8:8
Khi xem xét lớp vỏ điện tử: cation bán kính nhỏ giãn nở nhiệt ít hơn; anion bán
kính lớn giãn nở nhiệt nhiều hơn (vì anion chứa nhiều điện tử)
Ảnh hưởng đến SPT của sự gia tăng bán kính do giãn nở nhiệt của anion lớn hơn cation.
Bán kính Rb 2 trạng thái cấu trúc xấp xỉ nhau, sự kết tinh khác nhau do bán kính
anion tăng mạnh.
cấu trúc CsCl (nhiệt độ thấp): bán kính Cl Rb tăng nhẹ => xung quanh Rb chứa
được 8 Cl
cấu trúc NaCl (nhiệt độ cao): bán kính Rb tăng nhẹ, Cl tăng mạnh => xung quanh Rb
chỉ chứa 6 Cl.
17. Liên kết giữa Si và O là liên kết CHT phân cực.
Khi nóng chảy, các liên kết Si – O bền trong không gian 3 chiều chỉ bị cắt đứt từng phần
nên SiO nóng chảy có độ nhớt rất cao.
2
Các liên kết xích-ma CHT định xứ các điện tử không thể di chuyển tự do
Tinh thể SiO không dẫn điện.
2
Graphit có liên kết pi bất định xứ các điện tử có thể di chuyển tự do
Tinh thể Graphit dẫn điện trong lớp (không dẫn điện giữa các lớp).
Trong một chừng mực nào đó, C kim cương có cấu trúc giống như SiO .
2
| 1/3

Preview text:

CHƯƠNG 9: HÓA HỌC TINH THỂ 1.
a) Số phối trí là số tiểu phân gần nhất bao xung quanh một tiểu phân khác. Số phối trí
của tiểu phân phụ thuộc vào bản chất liên kết: -
Liên kết có tính bất định hướng và bất bão hòa có số phối trí cao như liên kết ion, kim loại, van der Waals. -
Liên kết có tính định hướng và bão hòa có số phối trí thấp như liên kết CHT và liên kết hydro.
b) Trong tinh thể kim loại, SPT các nguyên tử kim loại thường lớn, có thể đạt tới 12. Vì
các nguyên tử thường có bán kính bằng nhau và các liên kết kim loại có tính bất định hướng và bất bão hòa.
c) Trong các hợp chất CHT hoặc ion người ta quan tâm đến SPT các cation hoặc các
NTTT có số oxh dương vì: trong các hợp chất CHT hay ion, NTTT bị phân cực
dương có bán kính nhỏ và có một số lương vân đạo giới hạn nên chỉ có thể được bao
quanh bằng một số lượng giới hạn các ligand.
2. Đặc điểm liên kết của các tinh thể ion: tính bất định hướng và bất bão hòa.
Công thức của các hợp chất ion chỉ cho biết tỉ lệ hợp thức các nguyên tố trong hợp chất
chứ không phải là chỉ có số lượng như vậy các ion liên kết với nhau.
Trong tinh thể ion, liên kết ion triển khai trong toàn tinh thể khiến cho các cation và
anion tạo thành một khối thống nhất nên không thể tách riêng thành đơn phân tử 
không tồn tại phân tử ion trong tinh thể.
3. Năng lượng mạng tinh thể ion là năng lượng cần thiết để phá hủy 1 phân tử gam chất ở
trạng thái tinh thể thành các ion cô lập ở trạng thái cơ bản.
Năng lượng mạng tinh thể ion phụ thuộc vào các yếu tố: điện tích và bán kính cation và
anion; kiểu cấu trúc của tinh thể.
4. Tinh thể ion và tinh thể kim loại: -
Điểm giống: liên kết mạnh có tính bất bão hòa và tính bất định hướng và được
triển khai trong toàn bộ tinh thể tinh thể là một khối thống nhất 
 Các tiểu phân trong tinh thể thường có xu hướng đạt đến số phối trí cao nhất. -
Điểm khác: tinh thể kim loại gồm những nguyên tử gần như không tích điện nên
đạt SPT cao nhất là 12 và 8. Tinh thể ion gồm các ion tích điện nên để trung hòa
điện tích các ion trái dấu thì SPT cao nhất là 8 và 6.
5. Số phối trí trong mỗi quả cầu:
a) Lập phương xếp chặt (ccp): 12
b) Lục phương xếp chặt (hcp): 12
c) Lập phương thể tâm (bcc): 8
d) Lập phương diện tâm (fcc): 12
e) Lập phương đơn giản (cp): 6
6. Lập phương đặc khít và lục phương đặc khít: -
Điểm giống: số phối trí là 12 -
Điểm khác: ô mạng cơ sở (lập phương – lục phương). 7. NaCl: -
SPT: 6:6 (Cation trước – anion sau) - Ion dùng chung: Na+, Cl- -
Cách xđ CT của chất từ ô mạng cơ sở: Cl- = 8.1/8+6.1/2=4; Na+ = 12.1/4+1=4 CsCl - SPT: 8:8 - Ion dùng chung: Cl- -
Cách xđ CT của chất từ ô mạng cơ sở: Cl- = 8.1/8=1; Cs+ = 1.1=1 TiO2 - SPT: 6:3 - Ion dùng chung: Ti4+, O2- -
Cách xđ CT của chất từ ô mạng cơ sở: Ti4+ = 8.1/8+1=2; O2- = 4.1/2+2=4
8. Ô mạng cơ sở CaF2: tạo nên bởi ô mạng lập phương nguyên thủy của F và lập phương
tâm diện của Ca lồng vào nhau. -
Số nguyên tử Ca2+: 8.1/8+6.1/2=4 - Số nguyên tử F-: 8.1=8  CT: CaF2 Ô mạng cơ sở TiO2: -
Số nguyên tử Ti4+: 8.1/8+1=2 -
Số nguyên tử O2-: 4.1/2+2=4  CT: TiO2
9. Mỗi anion B xếp chặt sẽ hình thành 2 lỗ trống tứ diện.
Cation X điền vào 1/4 lỗ trống tứ diện
 Số lượng cation ứng với 1 quả cầu anion: 2.1/4=1/2
 CT của hợp chất: AB . 2
10. BaO: r-/r+ = 1.36/1.38 = 0.986 > 0.732  cấu trúc CsCl (lập phương tâm khối)
FrI: r+/r- = 1.94/2.20 = 0.89 > 0.732  cấu trúc CsCl
BeO: r+/r- = 0.34/1.36 = 0.25 > 0.225 và < 0.414 cấu trúc ZnS
InN: r+/r- = 0.92/1.48 = 0.62 > 0.414 và < 0.732 cấu trúc NaCl 
11. P4O10: mạng tinh thể phân tử (van der Waals)
(NH4)3PO4: mạng tinh thể ion SiC: mạng tinh thể CHT
I2: mạng tinh thể phân tử (van der Waals)
P4: mạng tinh thể phân tử (van der Waals)
Graphit: mạng tinh thể hỗn tạp (trong lớp có liên kết CHT; giữa các lớp có liên kết van der Waals) Co: mạng tinh thể KL Rb: mạng tinh thể KL LiBr: mạng tinh thể ion Si: mạng tinh thể CHT Thủy tinh: vô định hình
12. Khi làm lạnh, các tinh thể kết tinh ở mạng tinh thể ion: CsF, Na2SO4, K3[Fe(CN)6] (tiểu
phân là các ion có liên kết ion có tính bất bão hòa và bất định hướng)
Khi làm lạnh, các tinh thể kết tinh ở mạng tinh thể van der Waals:HCl, CCl ,4 I 2 (tiểu
phân là các phân tử bão hòa hóa trị không tạo thêm liên kết)
13. Khi làm lạnh, CO2 sẽ kết tinh ở mạng tinh thể van der Waals. Trong mạng tinh thể CO : 2
có liên kết van der Waals giữa các phân tử CO 2và liên kết CHT giữa C và O trong mỗi phân tử CO2.
CO2 có nhiệt độ thăng hoa rất thấp vì liên kết giữa các phân tử CO2 trong mạng tinh thể là
liên kết van der Waals nên rất yếu dễ bị phá vỡ. 
14. SnCl : Sn có số phối trí 4 = Số Cl trong công thức 4 + 0 cầu 4
 không tạo bất kì cầu nào
 Tất cả các Cl phối trí với Sn đều không tạo cầu nối.
 Tinh thể SnCl có cấu trúc đảo. 4
SnF4: Sn có số phối trí 6 = Số F trong công thức 4 + 2 cầu  tạo 4 cầu đơn.
 Có 2F tạo 4 cầu đơn trên mặt xích đạo
 Tinh thể SnF có cấu trúc lớp 4
Vì Sn4+ bán kính bé không gian bé nên chỉ chứa được tối đa 4 Cl-
15. Từ câu 14, xác định được cấu trúc theo yếu tố không gian của SnCl : đảo; 4 SnF : lớp. 4
Liên kết giữa các tiểu phân trong mạng tinh thể SnCl4: van der Waals; SnF4: hỗn tạp
(giữa các tiểu phân là liên kết van der Waals, trong tiểu phân là CHT).
SnF4 sẽ có nhiệt độ nóng chảy cao hơn vì có cấu trúc lớp
 2 phương liên kết mạnh, 1
phương liên kết yếu); SnCl4 có cấu trúc đảo 3 phương liên kết yếu. 
16. Khi RbCl ở cấu trúc NaCl sẽ có SPT: 6:6
Khi RbCl ở cấu trúc CsCl sẽ có SPT: 8:8
Khi xem xét lớp vỏ điện tử: cation có bán kính nhỏ giãn nở nhiệt ít hơn; anion có bán
kính lớn giãn nở nhiệt nhiều hơn (vì anion chứa nhiều điện tử)
 Ảnh hưởng đến SPT của sự gia tăng bán kính do giãn nở nhiệt của anion lớn hơn cation.
 Bán kính Rb ở 2 trạng thái cấu trúc xấp xỉ nhau, sự kết tinh khác nhau là do bán kính anion tăng mạnh.
Ở cấu trúc CsCl (nhiệt độ thấp): bán kính Cl và Rb tăng nhẹ => xung quanh Rb chứa được 8 Cl
Ở cấu trúc NaCl (nhiệt độ cao): bán kính Rb tăng nhẹ, Cl tăng mạnh => xung quanh Rb chỉ chứa 6 Cl.
17. Liên kết giữa Si và O là liên kết CHT phân cực.
Khi nóng chảy, các liên kết Si – O bền trong không gian 3 chiều chỉ bị cắt đứt từng phần
nên SiO2 nóng chảy có độ nhớt rất cao.
Các liên kết xích-ma CHT định xứ  các điện tử không thể di chuyển tự do
 Tinh thể SiO không dẫn điện. 2
Graphit có liên kết pi bất định xứ  các điện tử có thể di chuyển tự do
 Tinh thể Graphit dẫn điện trong lớp (không dẫn điện giữa các lớp).
Trong một chừng mực nào đó, C kim cương có cấu trúc giống như SiO2.