sáng kiến kinh nghiệm tinh thể

sáng kiến kinh nghiệm tinh thể

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐỒNG NAI Đơn vị: Trường THPT chuyên Lương Thế Vinh Mã số: (Do HĐKH Sở GD&ĐT ghi) SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM TINH THỂ Người thực hiện: NGUYỄN NGỌC BẢO TRÂN Lĩnh vực nghiên cứu: - Quản lý giáo dục  - Phương pháp dạy học môn: Hoá học  - Lĩnh vực khác:  Có đính kèm: Các sản phẩm không thề in SKKN  Mô hình  Phần mềm  Phim ảnh  Hiện vật khác Năm học: 2012 – 2013 SƠ LƯỢC LÝ LỊCH KHOA HỌC I THÔNG TIN CHUNG VỀ CÁ NHÂN Họ tên: NGUYỄN NGỌC BẢO TRÂN Ngày tháng năm sinh: 21 – 02 – 1983 Nam, nữ: Nữ Địa chỉ: 59/65A – đường Phan Đình Phùng – phường Quang Vinh – TP Biên Hoà – Tỉnh Đồng Nai Điện thoại: 0613828107 (CQ); ĐTDĐ: 0985945157 Fax: E-mail: baotranltv@gmail.com Chức vụ: Giáo viên Đơn vị công tác: Trường THPT chuyên Lương Thế Vinh II TRÌNH ĐỘ ĐÀO TẠO - Học vị (hoặc trình độ chuyên môn, nghiệp vụ) cao nhất: Thạc sĩ - Năm nhận bằng: 2011 - Chuyên ngành đào tạo: Lý luận phương pháp dạy học Hoá học III.KINH NGHIỆM KHOA HỌC - Lĩnh vực chuyên môn có kinh nghiệm: Hoá học Số năm có kinh nghiệm: năm - Các sáng kiến kinh nghiệm có năm gần đây: + Nhiệt động hoá học + Amino axit peptit + Lý thuyết cân hoá học + Cấu tạo nguyên tử liên kết hoá học + Lý thuyết động hoá học Tên sáng kiến kinh nghiệm: TINH THỂ I LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Vấn đề đào tạo học sinh giỏi nhiệm vụ quan trọng, trường trung học phổ thông chuyên Tuy nhiên, giáo trình dành cho chương trình chuyên không nhiều nên giáo viên học sinh gặp không khó khăn trình dạy học Xuất phát từ thực tế biên soạn chuyên đề góp phần việc giảng dạy cho học sinh chuyên Hoá Đây chuyên đề cá nhân nên không tránh khỏi hạn chế định, mong nhận đóng góp ý kiến quý thấy cô giáo II TỔ CHỨC THỰC HIỆN ĐỀ TÀI Cơ sở lý luận 1.1 Bồi dưỡng học sinh giỏi Hoá học bậc trung học phổ thông 1.1.1 Bồi dưỡng học sinh giỏi phát hiện, đào tạo nhân tài cho đất nước Trong công cải cách giáo dục nay, việc phát đào tạo học sinh giỏi để tạo đà phát triển nhân tài cho đất nước nhiệm vụ quan trọng bậc THPT Vì người giáo viên môn cần có nhiệm vụ phát hiện, bồi dưỡng học sinh giỏi môn Công việc mẻ, gặp nhiều khó khăn mang nét đặc thù 1.1.2 Những lực phẩm chất học sinh giỏi Hoá học Có lực tiếp thu kiến thức có kiến thức vững vàng, sâu sắc, hệ thống Biết vận dụng linh hoạt, sáng tạo kiến thức vào tình Có lực tư sáng tạo, suy luận logic Biết phân tích, tổng hợp, so sánh, khái quát hoá vấn đề, có khả sử dụng linh hoạt phương pháp tư duy: quy nạp, diễn dịch, loại suy… Có kỹ thực nghiệm tốt, có lực phương pháp nghiên cứu khoa học hoá học Biết nêu lý luận cho tượng xảy thực tế, biết cách dùng thực nghiệm để kiểm chứng lại lý luận biết cách dùng lý thuyết để giải thích tượng kiểm chứng 1.3 Một số biện pháp phát bồi dưỡng học sinh giỏi Hoá học a) Một số biện pháp phát học sinh có lực trở thành học sinh giỏi Hoá học Làm rõ mức độ đầy đủ, xác kiến thức, kỹ năng, kỹ xảo theo tiêu chuẩn kiến thức, kỹ chương trình sách giáo khoa Làm rõ trình độ nhận thức mức độ tư học sinh nhiều biện pháp nhiều tình lý thuyết thực nghiệm để đo mức độ tư học sinh Đặc biệt đánh giá khả vận dụng kiến thức cách linh hoạt, sáng tạo Soạn thảo lựa chọn số dạng tập đáp ứng hai yêu cầu để phát học sinh có lực trở thành học sinh giỏi Hoá học b) Một số biện pháp trình bồi dưỡng học sinh giỏi Hoá học Hình thành cho học sinh kiến thức bản, vững vàng, sâu sắc Đó lý thuyết chủ đạo, định luật bản, quy luật môn Hệ thống kiến thức phải phù hợp với logic khoa học, logic nhận thức đáp ứng đòi hỏi phát triển nhận thức cách hợp lý Rèn luyện cho học sinh vận dụng lý thuyết chủ đạo, định luật, quy luật môn học cách linh hoạt, sáng tạo sở chất hoá học vật, tượng Rèn luyện cho học sinh dựa chất hoá học, kết hợp với kiến thức môn học khác chọn hướng giải vấn đề cách logic gọn gàng Rèn luyện cho học sinh biết phán đoán (quy nạp, diễn dịch…) cách độc đáo, sáng tạo giúp cho học sinh hoàn thành làm nhanh hơn, ngắn gọn Huấn luyện cho học sinh biết tự đọc có kỹ đọc sách, tài liệu Người giáo viên môn phải thường xuyên sưu tầm tích luỹ tài liệu môn, cập nhật hoá tài liệu hướng dẫn học sinh tự học, tự nghiên cứu xem biện pháp thiếu việc bồi dưỡng học sinh giỏi 1.2 Bài tập hoá học 1.2.1 Vai trò, mục đích tập hoá học Bài tập hoá học vừa mục tiêu, vừa mục đích, vừa nội dung vừa phương pháp dạy học hữu hiệu cần quan tâm, trọng học Nó cung cấp cho học sinh kiến thức, niềm say mê môn mà giúp học sinh đường giành lấy kiến thức, bước đệm cho trình nghiên cứu khoa học, hình thành phát triển có hiệu hoạt động nhận thức học sinh Bằng hệ thống tập thúc đẩy hiểu biết học sinh, vận dụng sáng tạo hiểu biết vào thực tiễn, yếu tố trình phát triển xã hội, tăng trưởng kinh tế nhanh bền vững 1.2.2 Phân loại tập hoá học Dựa theo nhiều sở chia tập hoá học thành nhiều loại nhỏ để học sinh dễ nắm bắt ghi nhớ TỔNG QUÁT VỀ BÀI TẬP HÓA HỌC Bài tập tổng hợp Bài tập đơn giản Bài tập định tính Nghiên cứu tài liệu Bài tập định lượng Bài tập định tính có nội dung thực nghiệm Hoàn thiện kiến thức kỹ Kiểm tra đánh giá Nghiên cứu tài liệu Bài tập định lượng có nội dung thực nghiệm Hoàn thiện kiến thức kỹ Kiểm tra đánh giá 1.2.3 Tác dụng tập hoá học việc dạy học nói chung việc bồi dưỡng học sinh giỏi Hoá học nói riêng a) Bài tập hoá học có tác dụng sau: - Làm xác khái niệm định luật học - Giúp học sinh động, sáng tạo học tập, phát huy khả suy luận, tích cực học sinh - Ôn tập, củng cố hệ thống hoá kiến thức - Kiểm tra kiến thức, rèn luyện kỹ học sinh - Rèn luyện phát triển tư cho học sinh b) Ngoài tác dụng chung trên, việc bồi dưỡng học sinh giỏi Hóa học, tập hóa học có tác dụng sau : - Là phương tiện để ôn luyện, kiểm tra, đánh giá nắm bắt kiến thức cách chủ động, sáng tạo - Là đường nối liền kiến thức thực tế lý thuyết tạo thể hoàn chỉnh thống biện chứng trình nghiên cứu - Phát triển lực nhận thức, tăng trí thông minh, phương tiện để học sinh tiến tới đỉnh vinh quang, đỉnh cao tri thức 1.3 Nội dung kiến thức hoá học thường đề cập kỳ thi học sinh giỏi quốc gia A/ Lý thuyết đại cương - Cấu tạo nguyên tử, liên kết hoá học Sự lai hoá obitan - Lý thuyết điện ly Dung dịch.tính tan chất, loại công thức tính nồng độ Các phản ứng axít - bazơ, loại thị quỳ tím, phennolphtalein - Tích số tan, số cân axít – bazơ Tính pH , Ka , Kb - Các định luật chất khí: Định luật Avogađrô, tỷ khối … - Phản ứng oxi hoá -khử, dãy điện hoá, oxi hoá -khử, sức điện động thành lập pin - Các loại mạng tinh thể - Lý thuyết phản ứng hoá học : Cân hoá học, hiệu ứng nhiệt, nhiệt tạo thành, nhiệt đốt cháy, nhiệt hoà tan, lượng mạng lưới tinh thể, lượng liên kết, tốc độ phản ứng - Năng lương tự Gibbs, chu trình Bocnơ-habơ, định luật Hess - Hạt nhân nguyên tử - Hiện tượng phóng xạ, đồng vị phóng xạ, phản ứng hạn nhân - Chu kỳ bán huỷ, độ phóng xạ, phân rã hạn α, β, γ B/ Hóa học vô (hoá học ngưyên tố) - Các nguyên tố halogen, nguyên tố oxi, lưu huỳnh, nitơ, phốt pho, cacbon - Các hơp chất đơn giản, thông dụng nguyên tố - Kim loại kiềm, kiềm thổ, nhôm, sắt, đồng, chì, crôm, kẽm, thuỷ ngân - Các hợp chất đơn giản, thông dụng chúng - Nhận biết chất vô C/ Hóa hữu - Danh pháp :Tên quốc tế, tên thông thường - Hiệu ứng cấu trúc: Hiệu ứng cảm ứng, hiệu ứng liên hợp, hiệu ứng siêu liên hợp - Đồng đẳng, đồng phân, lập công thức phân tử, công thức cấu tạo - Hoá lập thể chất hữu - Cấu trúc tính chất vật lý - Phản ứng Hữu chế phản phản ứng - Xác định cấu tạo chất hữu - Tổng hợp hữu - Phân tích định tính, định lượng phương pháp đơn giản - Thuyết cấu tạo hoá học, định luật Raum, tỉ khối Nội dung, biện pháp thực giải pháp đề tài a) Nội dung đề tài CHƯƠNG I: TÓM TẮT LÝ THUYẾT VỀ TINH THỂ I.1 KHÁI NIỆM VỀ CÁC HỆ TINH THỂ I.1.1 Mạng tinh thể I.1.2 Tính đối xứng tinh thể I.1.3 Chỉ số Miller I.2 ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC TINH THỂ I.2.1 Sự xếp cầu khít I.2.2 Số ion chứa mạng sở I.2.3 Số phối trí, hốc tứ diện, hốc bát diện I.2.4 Mật độ xếp khít tương đối P (độ đặc khít mạng tinh thể) I.2.5 Khối lượng riêng kim loại I.2.6 Tỉ số bán kính ion dương ion âm I.3 LIÊN KẾT HÓA HỌC TRONG TINH THỂ I.3.1 Liên kết mạng tinh thể kim loại I.3.2 Liên kết tinh thể ion I.3.3 Liên kết mạng tinh thể nguyên tử I.3.4 Liên kết mạng tinh thể phân tử CHƯƠNG II: MỘT SỐ BÀI TẬP VỀ TINH THỂ b) Biện pháp thực giải pháp đề tài - Nghiên cứu lý luận: + Nghiên cứu lý luận mục đích, yêu cầu, biện pháp phát bồi dưỡng học sinh giỏi Hóa học + Nghiên cứu lý luận việc xây dựng hệ thống câu hỏi tập phần “Tinh thể” + Tìm hiểu tài liệu có liên quan đến đề tài: Sách, nội dung chương trình, tài liệu giáo khoa chuyên Hóa học, đề thi Hóa học nước quốc tế - Nghiên cứu thực tiễn + Tìm hiểu thực tiễn giảng dạy bồi dưỡng học sinh khá, giỏi lớp chuyên, chọn Hóa học nhằm phát vấn đề nghiên cứu + Trao đổi kinh nghiệm với giáo viên có nhiều kinh nghiệm bồi dưỡng học sinh khá, giỏi, … - Thực nghiệm sư phạm: Nhằm đánh giá hệ thống tập sưu tầm, biên soạn áp dụng vào thực tế giảng dạy, bồi dưỡng học sinh giỏi để dự thi học sinh giỏi cấp tỉnh cấp quốc gia III HIỆU QUẢ CỦA ĐỀ TÀI Về lí luận Bước đầu sáng kiến kinh nghiệm xác định góp phần xây dựng hệ thống tập tinh thể tương đối phù hợp với yêu cầu mục đích bồi dưỡng học sinh giỏi Hóa học trường phổ thông giảng dạy lớp chuyên Về mặt thực tiễn Nội dung sáng kiến kinh nghiệm giúp giáo viên có thêm nhiều tư liệu bổ ích việc giảng dạy lớp chuyên bồi dưỡng đội tuyển học sinh giỏi IV ĐỀ XUẤT, KHUYẾN NGHỊ KHẢ NĂNG ÁP DỤNG Đối với Sở giáo dục nhà trường - Tổ chức nhiều đợt tập huấn báo cáo chuyên đề dạy chuyên có chất lượng cao áp dụng vào giảng dạy cho học sinh lớp chuyên - Khuyến khích tạo điều kiện để giáo viên đầu tư soạn giảng tài liệu dạy chuyên có chất lượng hiệu cao Đối với giáo viên - Luôn tự học tập để nâng cao trình độ chuyên môn nhằm đáp ứng với yêu cầu soạn giảng giảng dạy lớp chuyên - Đầu tư soạn giảng tài liệu giảng dạy cho lớp chuyên V TÀI LIỆU THAM KHẢO Bài tập Hóa học đại cương vô - Nguyễn Duy Ái, Đào Hữu Vinh -NXB Giáo dục, 2003 Đề thi học sinh giỏi Quốc Gia từ năm 1996 đến 2010 Đề thi Olympic Hóa học 30 - từ năm 1998 đến 2010 Đề thi học sinh giỏi giải toán máy tính cầm tay cấp tỉnh cấp quốc gia từ năm 2008 đến 2011 Một số vấn đề chọn lọc Hóa học Tập I - Nguyễn Duy Ái, Nguyễn Tinh Dung, Trần Thành Huế, Trần Quốc Sơn, Nguyễn Văn Tòng - NXB Giáo dục, 2004 Tài liệu giáo khoa chuyên Hóa học 10 - Đào Hữu Vinh, Nguyễn Duy Ái - NXB Giáo dục, 2002 10 - Ở mặt hình lập phương = x = Na+ - Ở 12 cạnh hình lập phương = 12 x = Cl4 - Ở tâm hình lập phương = Cl⇒ Có phân tử NaCl ô mạng sở Theo hình vẽ: a = 2(r+ + r-) ⇒ r+ = a/2 – r- = 5,58 - 1,81 = 0,98Ao Khối lượng mol NaCl = 22,9898 + 35,4527 (g/mol) Khối lượng phân tử NaCl = 22,9898 + 35,4527 (g) NA ô mạng sở có phân tử NaCl: m = 22,9898 + 35,4527 (g) NA Thể tích ô mạng sở: V = a3 = (5,58.10-8)3 (cm3) ⇒ Khối lượng riêng: D= m = 2,2342 (g/cm3) V Bài 3: Tính bán kính nguyên tử Fe, biết khối lượng riêng Fe 7,696 (g/cm3) Giả thiết nguyên tử Fe có dạng hình cầu, mạng tinh thể Fe chiếm 74% thể tích Cho khối lượng mol nguyên tử Fe 55,84 g/mol Giải - Thể tích mol Fe = 55,84 ≈ 7,2557 (cm3) 7, 696 - mol Fe có NA nguyên tử Fe - Theo độ đặc khít, thể tích nguyên tử Fe là: V= 55,84 × 0, 74 ≈ 8,9158.10-24 (cm3) 7, 696 × N A 28 Bài 4: Chứng minh độ đặc khít mạng tinh thể lăng trụ lục giác kim loại 74,05% (hình dưới) Tính bán kính gần Mg 20oC Biết nhiệt độ Mg có khối lượng riêng 1,74g/cm3, có cấu trúc tinh thể lăng trụ lục giác khối lượng mol nguyên tử Mg 24,31 g/mol Giả thiết nguyên tử có dạng hình cầu xếp khít bên Giải a A A E B H D h h = 2[a − (a G H B F G F I D C Theo hình vẽ: Sđáy = 3a(a.sin60o)= E a/2 I a 3 a C a 2 ) ]= a 3 Vlục phương = Sđáy h = 3 2 a a = 3a 2 - Ở 12 đỉnh hình lục phương = 12 x - Ở tâm lục giác đáy = x = nguyên tử = nguyên tử - Trong hình lục phương hai đáy = nguyên tử ⇒ Có nguyên tử kim loại ô mạng sở tinh thể lục phương Bán kính nguyên tử kim loại r = a/2 Thể tích nguyên tử kim loại là: 29 4 Vkim loại = × × π × r = × × π × a3 = π a3 ⇒ Độ đặc khít mạng tinh thể lục phương là: Đ = Vkim loại / Vlục phương = 3,14.a 3a = 0, 7405 = 74, 05% M 24,31 = ≈ 13,9712 (cm3) D 1, 74 - Thể tích mol Mg = - mol Mg có NA nguyên tử Mg - Theo độ đặc khít, thể tích nguyên tử Mg là: V= 24, 31× 0, 74 ≈ 1,7168.10-23 (cm3) 1, 74 × N A - Ta có V = π r ⇒ r = 3 3V = 1,6003.10-8 (cm3) 4π hay r = 1,6003 Ao Bài 5: Tính khối lượng riêng nguyên tử Fe, biết bán kính nguyên tử Fe 1,2863 Ao Giả thiết nguyên tử Fe có dạng hình cầu, mạng tinh thể Fe chiếm 74% thể tích Cho nguyên tử khối Fe 55,84 u Giải - Khối lượng mol Fe: m = 55,84 (g/mol) - Thể tích nguyên tử Fe là: V1 nguyên tử = π r - Với độ đặc khít 74% thể tích mol Fe: V = V1 nguyên tử NA 100 / 74 ⇒ Khối lượng riêng Fe: m D = π r N 100 A 74 = × 55,84 × 0, 74 = 4.π × (1, 2863.10−8 )3 × N A 7,6968 g/cm3 30 Bài 6: LiH kết tinh theo mạng lập phương tâm mặt Tính khối lượng riêng LiH Biết: Bán kính cation anion 0,68Ao 1,36Ao Giải - LiH kết tinh theo mạng lập phương tâm mặt ⇒ số phân tử LiH ô mạng sở - Cạnh ô mạng: a = ( rLi + rH ) + − - Khối lượng riêng LiH: D= × M LiH × (6,94 + 1, 008) = 0,7773 g/cm3 = N a × [2(0, 68 + 1,36).10−8 ]3 NA × a Bài 7: Thực nghiệm cho biết pha rắn, vàng ( Au) có khối lượng riêng 19,4 g/cm3 có mạng lưới lập phương tâm diện Độ dài cạnh ô mạng đơn vị 4,070.10-10 m Khối lượng mol nguyên tử vàng là: 196,97 g/cm3 Tính phần trăm thể tích không gian trống mạng lưới tinh thể vàng Xác định trị số số Avogadro Giải - Số nguyên tử ô sở: 8.1/8 + 6.1/2 = a - Bán kính nguyên tử Au: 4.r = a a → r= a cm a = 4.r Thể tích bị chiếm nguyên tử: Vnguyên tử= 4/3.π.r3 = 4.4/3.3,14.(1,435.10-8 )3 = 5.10-23 cm3 Thể tích ô đơn vị: V1ô = a3 = (4,070.10-8 )3 = 6,742.10-23 cm3 Phần trăm thể tích không gian trống: (V1ô - Vnguyên tử).100 / Vnguyên tử = 26% Trị số số Avogadro: NA = (n.M)/ ( D.Vô) = 6,02.1023 31 /4= 1,435.10-8 Bài 8: Đồng kết tinh theo kiểu lập phương tâm diện Tính cạnh hình lập phương mạng tinh thể khoảng cách ngắn hai tâm hai nguyên tử đồng mạng, biết nguyên tử đồng có bán kính 1,28A0 Tính khối lượng riêng đồng theo g/ cm3 Cho Cu = 64 Giải Bán kính nguyên tử Cu là: r = 1,28.10-8 cm Từ công thức: 4.r = a → a= 4.r / = (4.1,28.10-8 )/1,41 = 3,63.10-8 cm Khoảng cách ngắn tâm hai nguyên tử đồng mạng 2.r = 2,56.10-8 cm Khối lượng riêng: D = (n.M) / (NA.V1 ô ) = 8,896 g/cm3 Bài 9: Máu thể người có màu đỏ chứa hemoglobin ( chất vận chuyển oxi chứa sắt) Máu số động vật nhuyễn thể màu đỏ mà cá màu khác chứa kim loại khác ( X) Tế bào đơn vị ( ô mạng sở) lập phương tâm diện tinh thể X có cạnh 6,62.10-8 cm Khối lượng riêng nguyên tố 8920 kg/m3 Tính thể tích nguyên tử tế bào phần trăm thể tích tế bào bị chiếm nguyên tử Xác định nguyên tố X Giải Số nguyên tử tế bào: 8.1/8 + 6.1/2 = Tính bán kính nguyên tử: r = 1,276.10-8 cm Thể tích bị chiếm nguyên tử V nguyên tử = 4.4/3.π.r3 = 3,48.10-23 cm3 Thể tích ô mạng sở V 1ô = a3 = 4,7.10-23 cm3 Phần trăm thể tích tế bào bị chiếm nguyên tử: 74% Khối lượng mol phân tử: M = 63,1 g/mol Vậy X đồng Bài 10: Xác định khối lượng riêng Na, Mg, K 32 Giải Xác định khối lượng riêng kim loại theo công thức: 3.M P Sau điền vào bảng so sánh khối lượng riêng kim loại 4π r N A D= đó, giải thích kết tính Kim loại Nguyên tử khối (đv.C) Bán kính nguyên tử ( A ) Mạng tinh thể Độ đặc khít Khối lượng riêng lý thuyết (g/cm3) Khối lượng riêng thực nghiệm Na 22,99 1,89 Lptk 0,68 0,919 Mg 24,31 1,6 Lpđk 0,74 1,742 Al 26,98 1,43 Lptm 0,74 2,708 0,97 1,74 2,7 (g/cm3) Nhận xét: Khối lượng riêng tăng theo thứ tự: DNa < DMg < DAl Là biến đổi cấu trúc mạng tinh thể kim loại, độ đặc khít tăng dần khối lượng mol nguyên tử tăng dần Bài 11: Phân tử CuCl kết tinh dạng lập phương tâm diện Hãy biểu diễn mạng sở CuCl Tính số ion Cu+ Cl - suy số phân tử CuCl chứa mạng tinh thể sở Xác định bán kính ion Cu+ Cho: D(CuCl) = 4,136 g/cm3 ; rCl-= 1,84 A ; Cu = 63,5 ; Cl = 35,5 Giải Các ion Cl - xếp theo kiểu lập phương tâm mặt, cation Cu+ nhỏ chiếm hết số hốc bát diện Tinh thể CuCl gồm hai mạng lập phương tâm mặt lồng vào Số phối trí Cu+ Cl- Số ion Cl- ô sở: 8.1/8 + 6.1/2 = Số ion Cu+ ô sở: 12.1/4 + 1.1 = 4; Số phân tử CuCl ô sở 33 Khối lượng riêng CuCl là: D = (n.M) / (NA.a3 ) → a = 5,42.10-8 cm ( a cạnh hình lập phương) Có: 2.(r Cu+ + rCl-) = a = 5,42.10-8 cm → rCu+ = 0,87.10-8 cm; Bài 12: Hãy vẽ sơ đồ mô tả cấu trúc tế bào sơ đẳng kim cương Biết số mạng a = 3,5 A Hãy tính khoảng cách nguyên tử C nguyên tử C láng giềng gần Mỗi nguyên tử C bao quanh nguyên tử khoảng cách đó? Hãy tính số nguyên tử C tế bào sơ đẳng khối lượng riêng kim cương Giải a = 3,55 A Liªn kÕt C-C dµi 1,54 A * Các nguyên tử C chiếm vị trí đỉnh, tâm mặt nửa số hốc tứ diện Số phối trí C ( Cacbon trạng thái lai hoá sp2) * Mỗi tế bào gồm 8.1/8 + 6.1/2 + = nguyên tử * Khoảng cách nguyên tử Cacbon nguyên tử cacbon láng giêng gần là: 2r = d/4; với d đường chéo hình lập phương d = a → 2.r = a / = 1,51.10-8 cm; Mỗi nguyên tử cacbon bao quanh nguyên tử cacbon bên cạnh 34 Khối lượng riêng kim cương: D= n.M N A V = 8.12,011 = 3,72 g/cm3 6,02.10 23.(3.5.10 −8 ) Bài 13: Silic có cấu trúc tinh thể giống kim cương Tính bán kính nguyên tử silic Cho khối lượng riêng silic tinh thể 2,33g.cm-3; khối lượng mol nguyên tử Si 28,1g.mol-1 So sánh bán kính nguyên tử silic với cacbon (rC = 0,077 nm) giải thích Giải Từ công thức tính khối lượng riêng D= n.M N A V → V1 ô = ( 8.28,1)/(2,33.6,02.1023) = 16,027 cm3 a= 5,43.10-8 cm; d = a = 5,43.10-8 1,71 = 9.39.10-8 cm; Bán kính nguyên tử silic là: r = d/8 = 1,17 10-8cm; Có rSi (0,117 nm) > rC( 0,077 nm) Điều phù hợp với quy luật biến đổi bán kính nguyên tử phân nhóm Bài 14: Từ nhiệt độ phòng đến 1185K sắt tồn dạng Fe α với cấu trúc lập phương tâm khối; từ 1185K đến 1667K sắt tồn dạng Fe γ với cấu trúc lập phương tâm diện Ở 293K sắt có khối lượng riêng d = 7,874 g/cm3 Tính bán kính nguyên tử sắt (cho khối lượng mol nguyên tử Fe = 55,847 g/mol) Tính khối lượng riêng sắt 1250K (bỏ qua ảnh hưởng không đáng kể dãn nở nhiệt) Giải Một mol Fe tích V = m 55, 847 = = 7,093 cm3 d 7, 874 B A B A E E 35a C D C a D Mỗi tế bào lập phương tâm khối có nguyên tử Fe nên thể tích tế bào sơ đẳng V1 = 7, 093× = 2,356×10−23 cm3 6, 022 ×1023 Cạnh a tế bào a3 = V ⇒ a = 2, 356 ×10 −23 = 2,867×10−8 cm Với cấu trúc lập phương tâm diện, đường chéo lập phương AC = a = 4r -8 a 2,867 ×10 ×1, 732 ⇒ Bán kính nguyên tử Fe r = = = 1,241×10−8 cm 4 Ở 1250K sắt dạng Feγ với cấu trúc lập phương tâm diện B A a D A B E E C D C Khi đường chéo mặt = a’ = 4r ⇒ a’ = 4r = ×1, 241×10 −8 = 1, 414 3,511×10−8 cm Thể tích tế bào sơ đẳng V’ = (a’)3 = (3,511×10−8)3 = 4,327×10−23 cm3 Với cấu cấu trúc lập phương tâm diện, tế bào sơ đẳng chứa nguyên tử Fe m × 55, 847 Suy khối lượng riêng d’ = V ' = = 8,573 g/cm3 6, 022 ×1023 × 4, 327 ×10 −23 Bài 15: Cesiclorua có cấu trúc lập phương đơn giản (hai lập phương lệch nửa đường chéo lập phương) Natriclorua có cấu trúc lập phương tâm mặt (hai lập phương lệch nửa cạnh) Bán kính ion Cs+, Na+ Cl− 169pm, 97pm 181pm Hãy tính: Thông số mạng (cạnh a) loại mạng tinh thể Độ đặc khít (C) loại mạng tinh thể 36 Khối lượng riêng (D) theo kg/m3 loại clorua nói Giải Cs + Na + Cl Cl aNaCl aCsCl Tính thông số mạng (a) * CsCl: tiếp xúc ion Cs+ Cl− dọc đường chéo lập phương (có phân tử ô mạng) aCsCl = × ( R + r ) = 1,1547×(169 + 181) = 404,145 pm * NaCl: tiếp xúc ion Na+ Cl− dọc theo cạnh hình lập phương (có phân tử ô mạng) aNaCl = 2(R + r) = 2(181 + 97) = 556 pm Tính độ đặc khít = thÓ tÝch ph©n tö × 100% thÓ tÝch « m¹ng * CsCl: 4 ( π R + π r ) ×1 4π (181)3 + (169)3 = 0,682 ∼ 68,2% CCsCl = = × aCsCl 3 (404,145)3 * NaCl: 4 ( π R3 + π r3 ) × 16π (181)3 + (97)3 = 0,667 ∼ 66,7% CNaCl = = × aCsCl 3 (556)3 Tính khối lượng riêng = m Z × MMCl = (z số phân tử, NA số avogađro) V aMCl × N A × (132,91 + 35, 45) × 10 −3 * CsCl: DCsCl = = 4,23673×103 kg/m3 (404,145 ×10−12 )3 × 6,02 × 1023 37 × (22,989 + 35, 45) ×10 −3 * NaCl: DNaCl = (556 × 10 −12 )3 × 6,02 ×10 23 = 2,25913×103 kg/m3 Bài 16: Một hợp kim vàng - bạc với thành phần đặc biệt (dung dịch rắn) kết tinh dạng lập phương mặt tâm với số mạng thu phương pháp nhiễu xạ tia X 408 pm Biết hợp kim vàng chiếm 0,1 phần khối lượng Tính hàm lượng phần trăm số mol vàng hợp kim? Xác định khối lượng riêng (theo kg/m3) hợp kim khảo sát? Giải Gọi số mol Au mol, Ag có x mol nên tổng số mol hợp kim + x mol Giả thiết: × 196,97 = 0,1 → x = 16,434 196,97 ×1 + 107,87 × x Vậy % số mol Au = M = ×100% = 5,736% + 16, 434 196,97 ×1 + 107,87 ×16, 434 = 112,98 + 16, 434 N × M × 10−3 × 112,98 × 10 −3 = d= NA × a3 6,02 × 1023 × (408.10−12 )3 = 1,1053×104 kg/m3 Bài 17: Tinh thể đồng kim loại có cấu trúc lập phương tâm diện Hãy vẽ cấu trúc mạng tế bào sở cho biết số nguyên tử Cu chứa tế bào sơ đẳng Tính cạnh lập phương a(Å) mạng tinh thể, biết nguyên tử Cu có bán kính 1,28 Å Xác định khoảng cách gần hai nguyên tử Cu mạng Tính khối lượng riêng Cu theo g/cm3 Giải 38 Mạng tế bào sở Cu (hình vẽ) A B A B E E a Theo D C D Cu − Ở tám đỉnh lập phương = × − Ở mặt lập phương = × =1 =3 Vậy tổng số nguyên tử Cu chứa tế bào sơ đảng = + = (nguyên tử) Xét mặt lập phương ABCD ta có: AC = a = × rCu a= × rCu = × 1,28 A = 3,62 Å Khoảng cách ngắn nguyên tử đoạn AE: AE = AC a = 2,56 Å = 2 + mol Cu = 64 gam + Thể tích tế bào sở = a3 chứa nguyên tử Cu + mol Cu có NA = 6,02 ×1023 nguyên tử Khối lượng riêng d = 64 m =4× 23 V 6, 022 × 10 × (3, 62 × 10 −8 )3 = 8,96 g/cm3 39 C hình vẽ, số nguyên tử Bài 18: Tính bán kính nguyên tử gần Ca 200C, biết nhiệt độ khối lượng riêng Ca 1,55 g/cm Giả thiết tinh thể nguyên tử Ca có hình cầu, có độ đặc khít 74% Giải Thể tích mol Ca = 40,08 = 25,858 cm3, mol Ca chứa NA = 6,02 ×1023 1,55 nguyên tử Ca Theo độ đặc khít, thể tích nguyên tử Ca = 25,858 × 0,74 6,02 × 1023 = 3,18 ×10−23 cm3 Từ V = × πr 3 ⇒ Bán kính nguyên tử Ca = r = 3V = 4π 3 × 3,18 × 10−23 × 3,14 = 1,965 ×10−8 cm Bài 19: Kim loại vàng kết tinh dạng mạng lập phương tâm diện với chiều dài o cạnh ô mạng sở a = 4,070 A Tính khoảng cách ngắn hai nguyên tử vàng? Xung quanh nguyên tử vàng có nguyên tử vàng khác kế cận có khoảng cách ngắn đây? Tính khối lượng riêng kim loại vàng (Au = 197,0 u)? Tính tỉ lệ đặc khít vàng? Giải Khoảng cách ngắn tâm nguyên tử vàng nửa đường chéo mặt hình lập phương: Khoảng cách = o a 4, 070 = = 2,878 A 2 40 Xung quanh nguyên tử vàng có 12 nguyên tử vàng khác kế cận với khoảng o cách ngắn 2,878 A Mỗi ô mạng sở có nguyên tử vàng Do khối lượng riêng kim loại vàng là: d= 4.197, = 19, (g/cm3) 6, 02.1023.(4, 07.10 −8 )3 Bán kính nguyên tử vàng: r = a 2 3 Thể tích nguyên tử vàng: V = .π r = π a3 π a3 π = = 0,7405 Tỉ lệ đặc khít = 3 2.a Bài 20: Một viên bi sắt có khối lượng 1,9817 gam, 1390oC sắt dạng thù hình δ -Fe kết tinh theo mạng lập phương tâm khối, đường chéo mặt phẳng đáy tế o bào d = 4,14365 A , mạng tinh thể giả định không khuyết Tính khối lượng riêng δ -Fe? Tính bán kính viên bi sắt? Hạ nhiệt độ viên bi sắt xuống 25 oC, sắt chuyển sang dạng thù hình α -Fe, mạng o tinh thể không đổi, lúc cạnh hình lập phương a = 2,86 A Hỏi sau co lại viên bi sắt có bán kính bán kính giảm phần trăm so với ban đầu? Cho: Fe = 55,847 đvC; số Avogađro = 6,023.1023 Giải δ -Fe kết tinh theo mạng lập phương tâm khối có cạnh lập phương a, đường chéo đáy lập phương d nên: o d2 = 2a2 = (4,14365)2 = 17,1698 ⇒ a2 = 17,1698 : = 8,5849 ⇒ a = 2,93 A Thể tích tế bào δ -Fe = (2,93.10-8)3 = 25,154.10-24 cm3 / tế bào Khối lượng nguyên tử Fe = 55,847.(0,166.10-23) = 9,2706.10-23 gam / nguyên tử 41 1,9817 23 Số nguyên tử Fe = 9, 2706.10−23 = 0, 2137.10 nguyên tử viên bi sắt Vì mạng lập phương tâm khối nên tế bào có nguyên tử đó: Số tế bào viên bi sắt = (0,2137.1023)/2 = 0,1068.1023 tế bào Thể tích viên bi sắt = thể tích tế bào số tế bào = 25,154.10-24 0,1068.1023 = 0,2686 cm3 Khối lượng riêng δ -Fe 1390oC = 1,9817/0,2686 = 7,394 gam/cm3 Thể tích viên bi = π R = 0,2686 cm3 ⇒ Bán kính viên bi R = 0,4 cm Khi hạ nhiệt độ từ 1390oC đến 25oC, sắt chuyển sang dạng thù hình α -Fe mạng tinh thể mạng lập phương tâm khối Thể tích tế bào α -Fe = (2,86.10-8)3 = 23,394.10-24 cm3 Vì mạng lập phương tâm khối nên số nguyên tử sắt không đổi (0,2137.10 23 nguyên tử), số tế bào không đổi (0,1068.1023 tế bào), số nguyên tử tế bào không đổi (2 nguyên tử) Vậy: Thể tích viên bi sắt 25oC = thể tích tế bào số tế bào = 23,394.10-24 0,1068.1023 = 0,2485 cm3 Ta có: π R = 0,2485 cm3 ⇒ Bán kính viên bi sắt 25oC R = 0,390 cm Vậy đem 25oC bán kính viên bi sắt giảm 2,5% so với ban đầu 42 [...]... TểM TT Lí THUYT V TINH TH I.1 KHI NIM V CC H TINH TH I.1.1 Mng tinh th S phõn b cỏc phõn t, nguyờn t hay ion trong tinh th c tuõn theo nhng quy lut nht nh c trng cho cu trỳc ni ti tinh th Thụng thng trong tinh th hc ngi ta chn h ta m c 3 trc i qua mt im mng trựng vi phng ca cỏc cnh hỡnh hp Mt hỡnh hp c s c gi l mt t bo c bn (t bo c s) I.1.2 Tớnh i xng ca tinh th Mt c im quan trng ca tinh th l cú tớnh... tng i P ( c khớt ca mng tinh th) i vi cỏc h tinh th khỏc ta cng xem xột c th bit c s qu cu chim trong th tớch ca tinh th Bit c s qu cu s giỳp chỳng ta tớnh c cỏc c trng quan trng khỏc ca tinh th Ngi ta nh ngha i lng P ny bng t s ca th tớch chim bi mt qu cu Vc trờn th tớch ca ton b t bo c bn ú V tb Vy xp khớt c xỏc nh theo biu thc: P = N 17 Vc Vtb N: S qu cu cha trong th tớch ca tinh th xem xột n gin... ph thuc vo lc liờn kt gia cỏc phõn t 26 CHNG II: MT S BI TP V TINH TH Bi 1: Tớnh khi lng riờng ca tinh th Ni, bit Ni kt tinh theo mng tinh th 0 lp phng tõm mt v bỏn kớnh ca Ni l 1,24 A Gii a = a 0 4r 4.1, 24 = = 3,507( A) ; P = 2 2 0,74 Khi lng riờng ca Ni: a 3.58, 7.0, 74 =9,04(g/cm3) 4.3,14.(1, 24.10 8 ) 3.6, 02.10 23 a 2 = 4.r Bi 2: Tinh th NaCl cú cu trỳc lp phng tõm din, c th nh sau: Cỏc nh v... mol cht tinh th 0 K t cỏc ion th khớ Do khụng th xỏc nh c trc tip giỏ tr U bng thc nghim nờn ngi ta dựng cỏc phng phỏp giỏn tip bng phng phỏp tớnh ca Born Lande, phng phỏp bỏn kớnh nghim Kapustinski v chu trỡnh Born Haber I.3.3 Liờn kt trong mng tinh th nguyờn t Trong tinh th nguyờn t, cỏc n v cu trỳc chim cỏc im nỳt mng l cỏc nguyờn t, liờn kt vi nhau bng liờn kt cng hoỏ tr nờn cũn gi l tinh th... mng li kim cng I.3.4 Liờn kt trong mng tinh th phõn t cỏc nỳt mng tinh th phõn t l cỏc phõn t cng húa tr chim gi Lc liờn kt gi cỏc phõn t ny trng thỏi cõn bng l lc Van der Waals Mng li phõn t th hin rt rừ nột tớnh kộm bn, nhit núng chy thp vỡ ch cn tng chuyn ng nhit lờn chỳt ớt l cỏc loi liờn kt b phỏ v ngay tc khc Mt thớ d khỏ in hỡnh ca mng tinh th loi ny l tinh th nc ỏ T hỡnh v trờn rừ rng l mi... hiro trong tinh th nc ỏ dn dn b phỏ hy v pha rn ca nc ỏ cng t t chuyn sang pha lng ca nc Mt cỏch khỏi quỏt cú th núi rng do lc liờn kt Van der Waals hay liờn kt hiro yu nờn cỏc phõn t trong tinh th phõn t d b tỏch riờng Chớnh vỡ l ú cỏc tinh th ca mng phõn t l tng i mm, cú h s gión n nh v nhit núng chy thp (< 300oC) v d tan trong dung mụi khụng phõn cc Núi chung, cỏc tớnh cht nhit ca mng tinh th phõn... thỏng 04 nm 2013 PHIU NHN XẫT, NH GI SNG KIN KINH NGHIM Nm hc: 2012 - 2013 Tờn sỏng kin kinh nghim: TINH TH H v tờn tỏc gi: NGUYN NGC BO TRN Chc v: Giỏo viờn n v: Trng THPT chuyờn Lng Th Vinh Lnh vc: (ỏnh du X vo cỏc ụ tng ng, ghi rừ tờn b mụn hoc lnh vc khỏc) - Qun lý giỏo dc - Phng phỏp dy hc b mụn: Hoỏ hc - Phng phỏp giỏo dc - Lnh vc khỏc: Sỏng kin kinh nghim ó c trin khai ỏp dng: Ti n v Trong... cu lp phng khớt nht (xem hỡnh 4) X X X Hỡnh 4: Sp xp qu cu lp phng mt tõm theo mt ct S phõn b cỏc qu cu khớt nht va trỡnh by trờn s giỳp ngi ta mụ t cu trỳc tinh th ca kim loi, khớ tr cng nh tinh th ion Sau õy ta xột mt s i lng c trng ca cu trỳc tinh th 15 I.2.2 S ion cha trong mt mng c s a) Mng lp phng n gin - nh l cỏc nguyờn t kim loi hay ion dng kim loi - S phi trớ = 6 - S n v cu trỳc: 1 b) Mng lp... kt cng hoỏ tr cú tớnh nh hng nờn cu trỳc tinh th v s phi trớ c quyt nh bi c im liờn kt cng hoỏ tr, khụng ph thuc vo iu kin sp xp khụng gian ca nguyờn t Vỡ liờn kt cng hoỏ tr l liờn kt mnh nờn cỏc tinh th nguyờn t cú cng c bit ln, nhit núng chy v nhit sụi cao, khụng tan trong cỏc dung mụi Chỳng l cht cỏch in hay bỏn dn thy c nhng tớnh cht c trng trong mng tinh th, ta so sỏnh tớnh cht v cu trỳc ca... khít Lập phương tâm mặt a) Mng tinh th lp phng tõm khi a a 2 a 3 = 4r S qu cu trong mt ụ c s : 1 + 8 1/8 = 2 Tng th tớch qu cu = Th tớch ca mt ụ c s 4 2 r 3 3 a3 = 4 3 3 2 (a ) = 68% 3 4 a3 b) Mng tinh th lp phng tõm din 18 a a a 2 = 4.r S qu cu trong mt ụ c s : 6 1/2 + 8 1/8 = 4 Tng th tớch qu cu = 4 4 r 3 = 3 4 2 3 4 ( a ) = 74% 3 4 a3 Th tớch ca mt ụ c s a3 c) Mng tinh th lc phng c khớt S qu cu ... THUYT V TINH TH I.1 KHI NIM V CC H TINH TH I.1.1 Mng tinh th S phõn b cỏc phõn t, nguyờn t hay ion tinh th c tuõn theo nhng quy lut nht nh c trng cho cu trỳc ni ti tinh th Thụng thng tinh th... tinh th) I.2.5 Khi lng riờng ca kim loi I.2.6 T s ca bỏn kớnh ion dng v ion õm I.3 LIấN KT HểA HC TRONG TINH TH I.3.1 Liờn kt mng tinh th kim loi I.3.2 Liờn kt tinh th ion I.3.3 Liờn kt mng tinh. .. dung ca ti CHNG I: TểM TT Lí THUYT V TINH TH I.1 KHI NIM V CC H TINH TH I.1.1 Mng tinh th I.1.2 Tớnh i xng ca tinh th I.1.3 Ch s Miller I.2 C IM CU TRC TINH TH I.2.1 S sp xp cỏc qu cu khớt nht