lý thuyết và bài tập về “tinh thể”

PHN I- M U Lý chn ti Húa i cng v vụ c l ni dung kin thc khỏ rng chim t l n 60% cỏc thi HSG Quc Gia v Quc t Vic nghiờn cu tớnh cht ca cỏc cht qua cỏc thớ nghim rt tng minh, hc sinh d dng tip cn Nhng vic nghiờn cu nhng h vi mụ m mt thng khụng nhỡn thy c thỡ hon ton khụng phi d dng, mang m tớnh trỡu tng, HS phi tng tng qua nhng mụ hỡnh phúng i Ni dung v tinh th cng l mt dng kin thc rt c trng nghiờn cu v cu to cht giỳp cỏc em HS thnh tho tip cn vi h vi mụ chỳng tụi xin trỡnh by ni dung lý thuyt v bi v tinh th PHN II NI DUNG A Lý thuyt * Cu trỳc tinh th: Mng li tinh th (cu trỳc tinh th) l mng li khụng gian ba chiu ú cỏc nỳt mng l cỏc n v cu trỳc (nguyờn t , ion, phõn t ) - Tinh th kim loi - Tinh th ion - Tinh th nguyờn t ( Hay tinh th cng hoỏ tr) - Tinh th phõn t * Khỏi nim v ụ c s: L mng tinh th nh nht m bng cỏch tnh tin nú theo hng ca ba trc tinh th ta cú th thu c ton b tinh th Mi ụ c s c c trng bi cỏc thụng s: Hng s mng: a, b, c, , , S n v cu trỳc : n S phi trớ c khớt I Mng tinh th kim loi: Mt s kiu mng tinh th kim loi 1.1 Mng lp phng n gin: - nh l cỏc nguyờn t kim loi hay ion dng kim loi - S phi trớ = - S n v cu trỳc: 1.2 Mng lp phng tõm khi: - nh v tõm hp lp phng l nguyờn t hay ion dng kim loi - S phi trớ = - S n v cu trỳc: 1.3 Mng lp phng tõm din - nh v tõm cỏc mt ca hp lp phng l cỏc nguyờn t hoc ion dng kim loi - S phi trớ = 12 - S n v cu trỳc:4 1.4 Mng sỏu phng c khớt (mng lc phng): - Khi lng tr lc giỏc gm ụ mng c s Mi ụ mng c s l mt hp hỡnh thoi Cỏc nh v tõm hp hỡnh thoi l nguyờn t hay ion kim loi - S phi trớ = 12 - S n v cu trỳc: 2 S phi trớ, hc t din, hc bỏt din, c khớt ca mng tinh th, lng riờng ca kim loi 2.1 c khớt ca mng tinh th Lập phương tâm khối Lập phương tâm mặt C A B B A A Lục phương chặt khít 2.2 Hc t din v hc bỏt din: Hốc bát diện Hốc tứ diện a Mng lp phng tõm mt: - Hc t din l - Hc bỏt din l: + 12.1/4 = b Mng lc phng: - Hc t din l - Hc bỏt din l: + 12.1/4 = 2.3 c khớt ca mng tinh th a) Mng tinh th lp phng tõm a a a = 4r S qu cu mt ụ c s : + 1/8 = Tng th tớch qu cu = Th tớch ca mt ụ c s r 3 = a3 3 (a ) a3 = 68% b) Mng tinh th lp phng tõm din a a a = 4.r S qu cu mt ụ c s : 1/2 + 1/8 = Tng th tớch qu cu 4 r 3 = = 4 (a ) = 74% a3 Th tớch ca mt ụ c s a3 c) Mng tinh th lc phng cht khớt S qu cu mt ụ c s: 1/6 + 1/12 + = r 3 Tng th tớch qu cu = Th tớch ca mt ụ c s a.a = 2a 2 a ( )3 = 74% a3 a 2a b= a a a a a a = 2.r Ô sở a a Nhn xột: Bng tng quỏt cỏc c im ca cỏc mng tinh th kim loi Cu trỳc Hng s S S S mng ht phi hc T (n) trớ Lp ===90o phng a=b=c tõm (lptk:bcc) - S hc O c Kim loi khớt (%) - 68 Kim loi kim, Ba, Fe, V, Cr, Lp ===90o phng a=b=c tõm 12 74 Au, Ag, Cu, Ni, Pb, Pd, din Pt, (lptd: fcc) Lc == 90o phng =120o c 12 74 Be, Mg, Zn, Tl, Ti, khớt abc (hpc) 2.4 Khi lng riờng ca kim loi a) Cụng thc tớnh lng riờng ca kim loi 3.M P D = r N (*) hoc D = (n.M) / (NA.V1 ụ ) A M : Khi lng kim loi (g) ; NA: S Avogaro, n: s nguyờn t ụ c s P : c khớt (mng lp phng tõm P = 68%; mng lp phng tõm din, lc phng cht khớt P = 74%) r : Bỏn kớnh nguyờn t (cm), V1ụ : th tớch ca ụ mng B Bi ỏp dng Bi a Mi ụ c s ca mng lp phng tõm din, mng lp phng tõm khi, mng lp phng n gin cha bao nhiờu nguyờn t? b Tantan (Ta) cú lng riờng l 16,7 g/cm3, kt tinh theo mng lp phng vi o cnh ca ụ mng c s l 3,32 A - Trong mi ụ c s ú cú bao nhiờu nguyờn t Ta - Ta kt tinh theo kiu mng lp phng no Hng dn gii: 1 a Mi ụ c s mng lp phng tõm din cú: 8 + = nguyờn t Mi ụ c s mng lp phng tõm cú: 8 + = Mi ụ c s mng lp phng n gin cú: 8 = nguyờn t nguyờn t o b Th tớch ụ c s ca Ta V = 3,323 A = (3,32.10-8)3 cm3 = 36,6.10-24 cm3 Khi lng ụ c s l: m = 36,6.10-24 16,7 = 611,22.10-24 g Gi n l s nguyờn t Ta ụ c s: 24 611, 22.10 Khi lng nguyờn t Ta l: mTa = n ( g ) MTa= 180.95 nờn MTa = mTa 6,02.1023 => n=2 Vỡ n = nờn Ta kt tinh theo kiu lp phng tõm Bi Tinh th NaCl cú cu trỳc lp phng tõm din Tớnh bỏn kớnh ca ion Na+ v lng riờng ca NaCl Cho bit cnh a ca ụ mng c s l 5,58 A0, bỏn kớnh ca ion Cl- l 1,81 A0, lng mol ca Na v Cl ln lt l 22,99 g/mol v 35,45 g/mol Hng dn gii: * S ion Na+ ụ mng c s: - nh ca lp phng: 8.1/8 = - mt ca lp phng: 6.1/2 = Cú ion Na+ * S ion Cl- ụ mng c s: - gia cỏc cnh ca hỡnh lp phng : 12.1/4 = - tõm ca lp phng : 1.1 = Cú ion ClVy mt ụ mng c s cú cha phõn t NaCl * Ta cú a = 2(rNa+ + rCl-) rNa+ = a/2 rCl- = 0,98A0 * Khi lng riờng: d = N.M/NA.Vtb = 4.58,44/ 6,023.1023.(5,58.10-8)3 = 2,23 g/cm3 Bi Kim loi X ó c bit n t thi c xa v n ny c s dng mt cỏch rng rói cuc sng Nguyờn t ca kim loi X cú bỏn kớnh bng 1,44 A Khi lng riờng thc nghim kim loi X l 19,36 g/cm3 Th tớch cỏc nguyờn t ca nguyờn t X ch chim 74% th tớch ca tinh th kim loi, phn cũn li l cỏc khe rng Xỏc nh lng mol nguyờn t ca X v cho bit ú l kim loi gỡ? + Khi lng riờng trung bỡnh ca nguyờn t X l: d = + Mt khỏc, m = V.d = d ' 19,36 = g/cm3 0,74 0,74 19,36 4 r d = ì3,14ì(1,44 10 8)3ì = 32,7 10 23 g/ngt 0,74 3 + Vy lng mol nguyờn t X = 6,023 1023ì 32,7 10 23 197 g/mol ú l kim loi vng cú nhiu ng dng t c xa (lm trang sc) v ngy (khụng ch lm trang sc m cũn s dng cụng ngh cao) Hng dn gii: + Khi lng riờng trung bỡnh ca nguyờn t X l: d = + Mt khỏc, m = V.d = d ' 19,36 = g/cm3 0,74 0,74 19,36 4 r d = ì3,14ì(1,44 10 8)3ì = 32,7 10 23 g/ngt 0,74 3 + Vy lng mol nguyờn t X = 6,023 1023ì 32,7 10 23 197 g/mol ú l kim loi vng cú nhiu ng dng t c xa (lm trang sc) v ngy (khụng ch lm trang sc m cũn s dng cụng ngh cao) Bi Cho M l mt kim loi hot ng Oxit ca M cú cu trỳc mng li lp phng vi cnh ca ụ mng c s l a= 5,555 Trong mi ụ mng c s, ion O 2- chim nh v tõm cỏc mt ca hỡnh lp phng, cũn ion kim loi chim cỏc hc t din (tõm ca cỏc hỡnh lp phng vi cnh l a/2 ụ mng) Khi lng riờng ca oxit l 2,400 g/cm3 a Tớnh s ion kim loi v ion O2- mt ụ mng c s b Xỏc nh kim loi M v cụng thc oxit ca M c Tớnh bỏn kớnh ion kim loi M (theo nm) bit bỏn kớnh ca ion O2- l 0,140 nm d Nờu cỏch iu ch oxit ca M Hng dn gii: a) Ion O2- xp theo mng lp phng tõm mt s ion O2- ụ mng c s l: 8.1/8+ 6.1/2 = ion Trong ụ mng c s (hỡnh lp phng cú cnh l a) cú hỡnh lp phng nh cú cnh l a/2, cỏc ion kim loi nm cỏc tõm ca hỡnh lp phng ny (hay cú hc t din ụ mng c s) S ion kim loi M ụ c s l ụ mng c s cú ion kim loi M, ion O2- cụng thc ca oxit l M2O Trong ụ mng c s cú phõn t M2O b) p dng cụng thc tỡm ra: MM = 22,968 23 (g/mol) nguyờn t ca M l 23 vC M l Na, oxit l Na2O c) Xột mt hỡnh lp phng nh cú cnh l a/2: Tỡm bỏn kớnh ca M l: 0,1005 nm Bi Fe kt tinh di dng lp phng tõm mt vi thụng s mng l a a Tớnh s hc (l) trng tỏm mt v bn mt thuc v mt ụ mng c s b Xỏc nh bỏn kớnh ca nguyờn t Fe mng tinh th ca Fe , bit rng lng riờng ca Fe l = 7,87 g.cm-3 c Gang l hp kim ca Fe cha mt lng nh C Hóy cho bit C vi bỏn kớnh r = 0,77A0 cú th chui c vo cỏc hc tỏm mt v bn mt ca ụ mng Fe m khụng lm bin dng mng Fe khụng? Cho bit: Fe = 55,85 gam/mol NA = 6,022.1023 Hng dn gii: a Cu trỳc ụ mng lp phng tõm din S l trng bỏt diờn = 1x tõm + x 12 cnh = l S l trng t din = 1x nh = l b = M 0,74/V => V = = => R = 1,27.10-8 cm = 1,27 A0 c Trng hp 1: Trong l trng bỏt din: iu kin mt vi ht (vi bỏn kớnh r) cú th xõm nhp l: R + r a/2 = R => r R ( - 1) = 0,526A0 Bỏn kớnh C l r = 0,77A0 > 0,526A0 => Nguyờn t cacbon khụng th xõm nhp vo cỏc l trng bỏt din m khụng lm bin dng cu trỳc ca ụ mng lp phng tõm din Trng hp Trong l trng t din iu kin mt vi ht (vi bỏn kớnh r) cú th xõm nhp l: R + r a => r R ( /4 = R - 1) = 0,285A0 Bỏn kớnh C l r = 0,77A0 > 0,285A0 => Nguyờn t cacbon khụng th xõm nhp vo cỏc l trng t din m khụng lm bin dng cu trỳc ca ụ mng lp phng tõm din Do ú s xõm nhp ca cacbon s dn n s bin dng ca cỏc ụ mng tinh th Fe Bi S sp xp ci trỳc kiu ny c gi l lp phng tõm mt: a Hóy tớnh c khớt ca cu trỳc ny v so sỏnh chỳng vi cu trỳc lp phng n gin b Ch cỏc l t din v bỏt din cu trỳc trờn Tớnh s lng cỏc l mi ụ mng c s c Tớnh bỏn kớnh ln nht ca nguyờn t X cú th chui vo cỏc l hng t din v bỏt din A C A B Hng dn gii: a Trong cu trỳc sp xp cht khớt ny thỡ nguyờn t ny s tip xỳc vi nguyờn t khỏc trờn ng chộo cnh di ng chộo ca mt hỡnh vuụng l r Trong mt ụ mng c s cú nguyờn t (8 nh v mt) Nh vy cht khớt c tớnh nh 4.r sau: = = 0,74 hay 74% (2r 2) S l hng t din l x = 8; bỏt din l: 1x1 + (1/4)x 12 = b Vi l hng t din Mt ng thng i t cỏc cnh chia gúc t din lm hai phn di ca mi cnh l rX Khong cỏch t mt nh ca t din n tõm ca nú l rM + rX Gúc lỳc ny l 109,5/2 sin = rx / (rM + rX) sin (109,5/2)ã (rM + rX) = rX 0.816 rM = 0.184 rX rM/rX = 0.225 c Vi l hng bỏt din (2rx)2= (rM + rx)2 + (rM + rX)2 nờn rX 2= rM + rX rM = ( -1) rX Bi Phõn t CuCl kt tinh di dng lp phng tõm din Hóy biu din mng c s ca CuCl a Tớnh s ion Cu+ v Cl - ri suy s phõn t CuCl cha mng tinh th c s b Xỏc nh bỏn kớnh ion Cu+ Cho: D(CuCl) = 4,136 g/cm3 ; rCl-= 1,84 A0 ; Cu = 63,5 ; Cl = 35,5 Hng dn gii: Cỏc ion Cl - xp theo kiu lp phng tõm mt, cỏc cation Cu+ nh hn chim ht s hc bỏt din Tinh th CuCl gm hai mng lp phng tõm mt lng vo S phi trớ ca Cu+ v Cl- u bng S ion Cl- mt ụ c s: 8.1/8 + 6.1/2 = S ion Cu+ mt ụ c s: 12.1/4 + 1.1= 4; S phõn t CuCl mt ụ c s l n = d l ng chộo ca ụ mng tinh tinh th d2 = 2a2 d = a d = 4r ( Cl r ( Cl ) = ) a 2 = 5,14 x10 10 x = 182 pm 4 Xột mt cnh a: a = r(Cl ) + r(Li+) r(Li+) = a 2r (Cl ) 514 x182 = = 75 pm 2 Bi 18: Mng li tinh th ca KCl ging nh mng li tinh th ca NaCl 18 oC, lng riờng ca KCl bng 1,9893 g/cm3, di cnh ụ mng c s (xỏc nh bng thc nghim) l 6,29082 Dựng cỏc giỏ tr ca nguyờn t xỏc nh s Avogadro Cho bit K = 39,098; Cl = 35,453 Hng dn gii: Xột mt ụ mng c s Trong mt ụ mng c s cú s ion K+ (hoc Cl-) l: ì 1 + 6ì = Nh vy, mt ụ mng c s cú phõn t KCl Xột mol tinh th KCl, ú: Khi lng KCl l: 39,098 + 35,453 = 74,551 (g) Th tớch tinh th KCl l: 74,551 : 1,9893 = 37,476 (cm3) Th tớch mt ụ mng c s l: (6,29082.10-8)3 = 2,4896.10-22 (cm3) S ụ mng c s l: 37,476 : (2,4896.10-22) = 1,5053.1023 S phõn t KCl cú mol tinh th KCl l: 1,5053.1023 ì = 6,0212.1023 Do ú, s Avogadro theo kt qu thc nghim trờn l 6,0212.1023 Bi 19: Kim loi X tn ti t nhiờn di dng khoỏng vt silicỏt v oxit Oxit ca X cú cu trỳc lp phng vi hng s mng a = 507nm, ú cỏc ion kim loi nm mt mng lp phng tõm din, cũn cỏc ion O2- chim tt c cỏc l trng (hc) t din Khi lng riờng ca oxit bng 6,27 g/cm3 a V cu trỳc t bo n v ca mng tinh th ca oxit b Xỏc nh thnh phn hp thc ca oxit v s oxi hoỏ ca X oxit Cho bit cụng thc hoỏ hc ca silicat tng ng (gi thit Xm(SiO4)n) c Xỏc nh lng nguyờn t ca X v gi tờn nguyờn t ú Hng dn gii: a Cu trỳc ca t bo n v: Mng tinh th ion: ion Mn+ () ion O2- (O) b Trong t bo mng cú ion kim loi X v ion O2- nờn thnh phn hp thc ca oxit l XO2 - T cụng thc ca oxit suy s oxi hoỏ ca X bng - Cụng thc hoỏ hc ca silicỏt XSiO4 c t d l lng riờng ca oxit XO2, ta cú: d= Suy M(X) = ẳ ( d.N(A).a3 32 = 91,22 Nguyờn t X l Ziconi Zr) Bi 20: Tinh th ng cú dng lp phng tõm din a Bit bỏn kớnh ca nguyờn t Cu l 1,28A 0, hóy tớnh hng s mng ( di ca cnh lp phng) ca tinh th b Xỏc nh khong cỏnh ngn nht gia hai tõm nguyờn t Cu mng tinh th? c Tớnh lng riờng ca tinh th Cu theo g/cm3? d Cho bỏn kớnh ca Ni l 1,24A 0, hóy cho bit kiu mng tinh th ca hp kim Ni Cu? Hng dn gii: a Hỡnh v ụ mng c s ca tinh th Cu Theo hỡnh v, s nguyờn t Cu l tỏm nh lp phng = ì mt lp phng = ì =1 =3 Vy tng s nguyờn t Cu cha t bo s ng là: + = (nguyờn t) - Xột mt lp phng ABCD ta cú: AC = a = ì rCu a= ì rCu = ì 1,28 A = 3,62 b Khong cỏch ngn nht gia nguyờn t l on AE: AE = AC a = = 2,56 2 c + mol Cu = 64 gam + Th tớch ca t bo c s = a3 cha nguyờn t Cu + mol Cu cú NA = 6,02 ì1023 nguyờn t Khi lng riờng d = 64 m = ì 6,02 ì 1023 ì (3,63 ì 108 )3 = 8,96 g/cm3 V d Kiu mng tinh th ca hp kim Ni Cu l lp phng tõm din, ti nỳt mng Ni thay th mt phn Cu Bi 21: Tớnh nng lng mng li tinh th ion ca mui BaCl Bit rng nhit to thnh ca tinh th BaCl2 l 860,23 kJ/mol, nhit thng hoa ca Ba l 192,46 kJ/mol, nhit phõn li ca Cl2 l 244,35 kJ/mol, nng lng ion húa th nht, th hai tng ng ca Ba l 501,24 kJ/mol; 962,32 kJ/mol, ỏi lc electron ca clo l 370,28 kJ/mol Hng dn gii: Cú cỏc phng trỡnh v quỏ trỡnh l: Ba(r) + Cl2(k) BaCl2(r) Ba(r) Ba(k) H0tt = - 860,23kJ/mol (1) H0th = + 192,46 kJ/mol (2) Ba(k) Ba+(k) + 1e I1 = + 501,24 kJ/mol (3) Ba+(k) Ba2+(k) +1e I2 = + 962,32 kJ/mol (4) Cl2(k) 2Cl.(k) Epl = + 244,35 kJ/mol (5) Cl.(k) Cl-(k) ACl- = - 370,28 kJ/mol Ba2+(k) + 2Cl-(k) BaCl2(tt) Utt = ? (6) (7) T hp cỏc quỏ trỡnh trờn ta cú: Utt = H0tt - H0th - I1 - I2 - Epl - 2ACl = - 2020,04 kJ/mol (Hoc tnh theo chu trỡnh Born Haber) => H0tt = Epl + H0th + 2ACl + I1 + I2 + Utt => Utt = H0tt - Epl - H0th - 2ACl - I1 - I2 = - 2020,04 kJ/mol Bi 22: Bc kt tinh mng lp phng tõm din Hng s mng l 409 pm a V cu trỳc ụ mng c s ca Ag v tớnh lng riờng ca Ag b Tớnh phn trm th tớch b chim bi bi bc mt ụ mng c s c Khong cỏch ngn nht gia hai nỳt mng l bao nhiờu?(Cho Ag= 108) Hng dn gii: a V Mt ụ mng c s cha 8.1/8 + 6.1/2 = qu cu d= 4.M 4.108 = = 10, 48g / cm 3 N A a N A (409.1010 )3 b VAg = 4.R ; Vụ = a (R l bỏn kớnh nguyờn t bc) 3 VAg 4. R 2. = ; 4R = a = =0,74 %Ag chim l 74% ữ Vụ Vụ a VAg c dmin= 2R= a/ = 289,2pm Bi 23: Nng lng mng li ca mt tinh th cú th hiu l nng lng cn thit tỏch nhng ht tinh th ú cỏch xa nhng khong vụ cc Hóy thit lp chu trỡnh tớnh nng lng mng li tinh th CaCl2 bit: Sinh nhit ca CaCl2: H1 = -795 kJ/ mol Nhit nguyờn t hoỏ ca Ca: H2 = 192 kJ / mol Nng lng ion hoỏ (I1 + I2) ca Ca = 1745 kJ/ mol Nng lng phõn ly liờn kt Cl2: H3 = 243 kJ/ mol i lc vi electron ca Cl: A = -364 kJ/ mol Hng dn gii: Thit lp chu trỡnh Chu trỡnh Born - Haber Ca(tt) H2 Ca (k)I +I Ca2+ (k) + H1 Cl2 (k) H3 2Cl (k)2A CaCl2(tt) -Uml 2Cl- (k) + Ta cú: Uml = H2 + I1 + I2 + H3 + 2A - H1 Uml = 192 + 1745 + 243 (2 x 364) - (-795) Uml = 2247 (kJ/.mol) Bi 24: Liti hirua LiH cú cu trỳc tinh th kiu lp phng tõm din a Hóy biu din ụ mng c s ca tinh th? Tớnh s phõn t LiH cú mt ụ mng c s? b Tớnh cht khớ ca tinh th LiH? 0 c Cho bỏn kớnh ca cỏc cation v anion ln lt l 0,76 A v 1,36 A ; Li = 6,94; H = Tớnh lng riờng ca LiH (g/cm3) ? Hng dn gii: a Hỡnh v: o o o o o o o o o o o o o o S ion Li+ n v cu trỳc = 8.1/8 + 6.1/2 = => s phõn t LiH mt n v cu trỳc = 0 r(Li+) = 0,76 A ; r(H-) = 1,36 A ; 4 4.( r + r '3 ) 3 = 0,6494 ( 2r + 2r ' ) b cht khớt = c Khi lng riờng (6,94 + 1) 6,022.10 23 = 0,6919 g / cm (2r.10 + 2r '.10 ) Bi 25: Tớnh lng riờng ca tinh th Ni, bit Ni kt tinh theo mng tinh th lp phng tõm mt v bỏn kớnh ca Ni l 1,24 A Hng dn gii: a= a 4r 4.1, 24 = = 3,507( A) ; P = 0,74 2 Khi lng riờng ca Ni: 3.58, 7.0, 74 =9,04 (g/cm3) 4.3,14.(1, 24.108 )3 6, 02.10 23 a a = 4.r Bi 26: Thc nghim cho bit pha rn, vng ( Au) cú lng riờng l 19,4 g/cm v cú mng li lp phng tõm din di cnh ca ụ mng n v l 4,070.10 -10 m Khi lng mol nguyờn t ca vng l: 196,97 g/cm3 a Tớnh phn trm th tớch khụng gian trng mng li tinh th ca vng b Xỏc nh tr s ca s Avogadro Hng dn gii: - S nguyờn t ụ c s: 8.1/8 + 6.1/2 = a - Bỏn kớnh nguyờn t Au: a a = 4.r 4.r = a r= a cm Th tớch b chim bi cỏc nguyờn t: Vnguyờn t= 4/3..r3 = 4.4/3.3,14.(1,435.10-8 )3 = 5.10-23 cm3 Th tớch ụ n v: /4= 1,435.10-8 V1ụ = a3 = (4,070.10-8 )3 = 6,742.10-23 cm3 Phn trm th tớch khụng gian trng: (V1ụ - Vnguyờn t).100 / Vnguyờn t = 26% Tr s ca s Avogadro: NA = (n.M)/ ( D.Vụ) = 6,02.1023 Bi 27: Mỏu c th ngi cú mu vỡ cha hemoglobin ( cht chuyn oxi cha st) Mỏu ca mt s ng vt nhuyn th khụng cú mu m cỏ mu khỏc vỡ cha kim loi khỏc ( X) T bo n v ( ụ mng c s) lp phng tõm din ca tinh th X cú cnh bng 6,62.10-8 cm Khi lng riờng ca nguyờn t ny l 8920 kg/m3 a Tớnh th tớch ca cỏc nguyờn t mt t bo v phn trm th tớch ca t bo b chim bi cỏc nguyờn t b Xỏc nh nguyờn t X Hng dn gii: a S nguyờn t mt t bo: 8.1/8 + 6.1/2 = Tớnh bỏn kớnh nguyờn t: r = 1,276.10-8 cm Th tớch b chim bi cỏc nguyờn t V nguyờn t = 4.4/3..r3 = 3,48.10-23 cm3 Th tớch ụ mng c s V 1ụ = a3 = 4,7.10-23 cm3 Phn trm th tớch t bo b chim bi cỏc nguyờn t: 74% b Khi lng mol phõn t: M = 63,1 g/mol Vy X l ng Bi 28: Xỏc nh lng riờng ca Na, Mg, K Hng dn gii: Xỏc nh lng riờng ca cỏc kim loi trờn theo cụng thc: 3.M P D = r N Sau ú in vo bng v so sỏnh lng riờng ca cỏc kim loi ú, gii A thớch kt qu tớnh c Kim loi Na Mg Al Nguyờn t (v.C) 22,99 24,31 26,98 Bỏn kớnh nguyờn t ( A ) 1,89 1,6 1,43 Mng tinh th Lptk Lpck Lptm c khớt 0,68 0,74 0,74 Khi lng riờng lý thuyt (g/cm3) 0,919 1,742 2,708 Khi lng riờng thc nghim (g/cm3) 0,97 1,74 2,7 Nhn xột: Khi lng riờng tng theo th t: DNa < DMg < DAl L s bin i cu trỳc mng tinh th kim loi, c khớt tng dn v lng mol nguyờn t tng dn Bi 29: Niken(II)oxit cú cu trỳc mng tinh th ging mng tinh th ca natri clorua Cỏc ion O2- to thnh mng lp phng tõm mt, cỏc hc bỏt din cú cỏc ion Ni2+ Khi lng riờng ca niken(II)oxit l 6,67g/cm3 Nu cho Niken(II)oxit tỏc dng vi liti oxit v oxi thỡ thu c cỏc tinh th trng cú thnh phn LixNi1-xO: x/2 Li2O + (1-x) NiO + x/4 O2 = LixNi1-xO Cu trỳc mng tinh th ca LixNi1-xO ging cu trỳc mng tinh th ca NiO nhng mt s ion Ni2+ c th bng cỏc ion Liti v mt s ion Ni2+ b oxi húa m bo tớnh trung hũa in ca phõn t Khi lng riờng ca tinh th LixNi1-xO l 6,21g/cm3 a Tớnh x (chp nhn th tớch ca ụ mng c s khụng thay i chuyn t NiO thnh LixNi1-xO) b Tớnh phn trm s ion Ni2+ ó chuyn thnh ion Ni3+ v vit cụng thc thc nghim n gin nht ca hp cht LixNi1-xO bng cỏch dựng Ni(II), Ni(III) v cỏc ch s nguyờn Hng dn gii: a Tớnh x: Tớnh cnh a ụ mng c s ca NiO NiO = n.M NiO n.M NiO a3 = N A a N A NiO n = (vỡ mng l lp phng tõm mt) a = 4.74,69 a = 4,206.108 cm 23 6,022.10 6,67 Theo u bi, ụ mng c s ca NiO v ụ mng c s ca LixNi1-xO ging nhau, ú: Lix Ni1 xO = n.M Lix Ni1 xO N A a 6,21 = 4.[x.6,94 + (1 x).58,69 + 16] 6,022.1023.(4,206.108 )3 x = 0,10 b Thay x vo cụng thc LixNi1-xO ta cú Li0,1Ni0,9O hay cụng thc LiNi9O10 Vỡ phõn t trung húa in nờn LiNi9O10 cú ion Ni2+ v ion Ni3+ Vy c ion Ni2+ thỡ cú ion chuyn thnh Ni3+ Phn trm s ion Ni2+ ó chuyn thnh ion Ni3+ l 1/9.100% = 11,1% Cụng thc thc nghim n gin nht: LiNi(III)Ni(II)8O10 Bi 30: Tinh th BaF2 cú cu trỳc kiu florin, vi thụng s mng a = 0,620 nm Bỏn kớnh ca ion F- l 0,136 nm Tớnh bỏn kớnh ca ion Ba 2+ v lng riờng ca tinh th BaF Cho: MBa = 137,0 g/mol; MF = 19,0 g/mol Hng dn gii: Tinh th BaF2 cú cu trỳc mng florin: cỏc ion Ba 2+ lp thnh mng lp phng tõm mt Cỏc ion F- chim tt c tỏm l bn mt ụ mng (8 tõm ca hỡnh lp phng to bi Ba2+) - Trong ụ mng ca BaF2, ion Ba2+ v F- gn nht nm trờn ng chộo d ca hỡnh lp phng cnh a/2 T ú: d a a d = ữ = = rBa2+ + rF 2 rBa2+ = 0,620 - 0,136 = 0,132 nm Khi lng riờng ca BaF2: = M BaF2 Z N A a (Z: s phõn t BaF2 ụ mng c s) - Cỏc ion Ba2+ lp thnh ụ mng lp phng tõm mt, nờn ụ mng c s cú s ion Ba2+ l: Z Ba2+ = 1 + = ion Ba + - Tỏm ion F- chim tt c tỏm l trng mt ca ụ mng c s nờn s ion F-: Z F = Vy ụ mng c s cú phõn t BaF2 Khi lng riờng ca tinh th BaF2: = 175,0.103.4 = 4,88.103 kg.m 23 6,022.10 (0,620.10 ) hay = 4,88 g.cm-3 Bi 31: Mono oxit st cú cựng cu trỳc tinh th nh NaCl, nhng ú l mt hp cht khụng hp thc, nghió l nú khụng ng vi cụng thc FeO Ngi ta ngh hai cụng thc Fe 1-xO( cu trỳc lp phng tõm mt ca cỏc ion O 2- nhng tt c cỏc l bỏt din khụng b chim ht Fe2+) hay FeO1+y ( cu trỳc lp phng tõm mt ca cỏc ion Fe 2+ vi mt s d O2-) gii thớch s thiu Fe2+ so vi O2- la chn gia hai cụng thc ny ngi ta nghiờn cu mt oxit st cha 76,57% st ( phn trm v lng) m t trng d = 5,70g.cm-3 v cnh ca t bo a= 0,431nm Tớnh cỏc lng mx, my cu t bo tinh th cho hai cụng thc c ngh v t ú rỳt cỏc t trng dx, dy Chng minh rng, cụng thc ỳng l Fe1-xO v tớnh x? D oỏn s trung ho in ca t bo tinh th cha ớt ion Fe 2+ hn ion O2- c bo m nh th no? Hng dn gii : Monooxit st hp thc c mụ t bng cu trỳc lp phng tõm mt ca cỏc ion O 2vi tt c cỏc l bỏt din b chim bi cỏc ion Fe2+, ú cú FeO mt t bo c bn Ta cú hai gi thit: - Fe1-xO: khụng phi tt c cỏc l bỏt din u b chim bi cỏc ion Fe2+ Phn trm oxi bng: 100% - 76,57% = 23,43% 4.16 Nu gi mx l lng ca t bo ny, ta cú th vit: m N = 0,2343 Vỡ mt t bo x cú lng mx cha mt lng oxi bng 4.16/N Tớnh c: mx = 4,54.10-22g Khi lng riờng tng ng: dx = mx = 5,67g.cm-3 a3 4.55,8 - FeO1+y: t bo ca cu trỳc ny cha nguyờn t Fe: Nm =0,7657 y my = 4,84.10-22g Khi lng riờng tng ng: dy = my a3 = 6,05g.cm-3 Ta cú giỏ tr thc nghim d = 5,7g.cm -3 nờn gi thit th nht ỳng hn cụng thc ỳng ca oxit khụng hp thc phi l Fe1-xO Ta tớnh t l phn trm ca Fe v O: 76,57 (1 x ).55,8 = x = 0,06 23,24 16 Cui cựng ta cú cụng thc: Fe0,94O S khụng hp thc l s khuyt cation gõy ra, s khuyt ny c gi l khim khuyt Schottky Tớnh trung ho in c bo m nu chp nhn rng cú mt lng nht nh Fe2+ chuyn sang Fe3+ Bi 32: Phõn t TlCl kt tinh mng li lp phng n gin, nh ca t bo l cỏc n v cu trỳc ng nht (hoc l Tl + hoc l Cl-) Thc nghim cho bit bỏn kớnh ca Tl + 0 v Cl- ln lt l 1,36 A v 1,81 A Gi thit mi ion u cú dng cu, hóy tớnh giỏ tr P = nVC v cho bit ý ngha ca tr s ny (Vtb: th tớch ca t bo s ng; VC: th tớch ca Vtb ion; n l s ion cú th tớch VC t bo s ng) Hng dn gii : Mi t bo s ng ca TlCl cú phõn t TlCl to bi ion Tl+ v ion Cl Gi r + v r ln lt l bỏn kớnh ca ion Tl+ v ion Cl, a l cnh t bo s ng Cl a a Tl Ta cú: ( ) r+ + r- = a a= + r + r- ) = ( 1,36 + 1,81) a 3,66 A0 ( 3 Vtb = a3 = 49,044 ( A 3) 4 n.Vc = [(r+)3 + (r )3] = (1,363 + 1,813) 35,375 ( A0 3) 3 n.VC 35,375 P = V = 49,044 = 0,7213 tb *í ngha ca P: i lng P biu th t s gia th tớch ca n ion cha th tớch ca mt t bo s ng P < cho thy cu trỳc ca t bo s ng cú cỏc khong trng Bi 33: Cú ba loi t bo lp phng c s cho cỏc cht rn nguyờn t, c goi tờn l lp phng n gin, lp phng tõm v lp phng tõm din nh cỏc hỡnh v minh di õy: Lp phng n gin Lp phng tõm lp phng tõm din Trong mi cỏch sp xp trờn, mi nguyờn t cú bao nhiờu nguyờn t lõn cn? Trong mi cỏch sp xp, mt sp xp tng i (fv) c nh ngha bng t l: fv = thể tích chiếm hình cầu tế bào sở thể tích tế bào sở Cho bit giỏ tr fv mi loi tinh th trờn Cỏc tinh th bc cú cu trỳc lp phng c khớt nht cỏch trờn Bỏn kớnh nguyờn t bc l 144 pm Tớnh lng riờng ca bc Phng phỏp nhiu x tia X l mt phng phỏp thng c s dng xỏc nh cu trỳc tinh th Trong mt thc nghim xỏc nh nh vy, cỏc tia X phỏt c nhiu x bi tinh th LiF (d = 201 pm), v nhiu x bc nht c nhn thy ti gúc 34,68 o Tớnh di súng tia X phỏt bi kim loi Hng dn gii : Hỡnh lp phng n gin: 6, lp phng tõm khi: v lp phng tõm mt: 12 Cho lp phng n gin, a = 2r, Cho lp phng tõm khi, Cho lp phng tõm din, 2a = 4r , a = 2r = 407pm r f v = 3 = 52.4% a 3a = 4r , f = v 2a = 4r , ì r 3 = 68% a3 4 ì r 3 fv = = 74% a3 107,9 6,02 ì 10 23 = 10,6 g / cm 3 (407 pm) 4ì d= 2d sin = = ì 201 ì sin 17,34 o = 229pm Bi 34: St dng (Fe) kt tinh mng lp phng tõm khi, nguyờn t cú bỏn kớnh r= 1,24 Hóy tớnh: a di cnh a ca t bo s ng b Khong cỏch ngn nht gia hai nguyờn t Fe c T ca Fe theo g/cm3 Cho Fe = 56 Gii thớch ti ? a Nc ỏ nh hn nc lng b SiO2 cht rn, nhit núng chy 17000C ; CO2 rn (nc ỏ khụ) d thng hoa, nhit núng chy 560C (dựng to mụi trng lnh v khụ); H2O rn (nc ỏ) d chy nc, nhit núng chy 00C Hng dn gii : Mng t bo c s ca Fe (hỡnh v) B A A B E E a C D C a D AD2 = a2 + a2= a) T hỡnh v, ta cú: 2a2 xột mt ABCD: AC2 = a2 + AD2 = 3a2 mt khỏc, ta thy AC = 4r = a nờn a = b) Khi lng riờng: 4r = ì 1,24 = 2,85 Theo hỡnh v, s nguyờn t Fe l tỏm nh lp phng = ì =1 tõm lp phng = Vy tng s nguyờn t Fe cha t bo s ng = + = (nguyờn t) + mol Fe = 56 gam + Th tớch ca t bo c s = a3 cha nguyờn t Fe + mol Fe cú NA = 6,02 ì1023 nguyờn t Khi lng riờng d = 56 m = ì 6,02 ì 1023 ì (2,85 ì 108 )3 = 7,95 g/cm3 V () l phõn t H2O Nc ỏ cú cu trỳc mng tinh th phõn t, cỏc phõn t H 2O c b trớ tõm v nh ca hỡnh t din, cỏc nguyờn t H liờn kt H vi nguyờn t O ca phõn t H 2O khỏc Cu trỳc ny tng i xp nờn cú t nh Khi tan thnh nc lng cu trỳc b phỏ v nờn th tớch gim, ú t tng nc ỏ nh hn nc lng O - SiO2 cú cu trỳc mng tinh th nguyờn t, liờn kt gia Si cỏc nguyờn t l liờn kt CHT, nờn tinh th SiO2 bn cú O O O t0nc cao O C O - CO2 cú cu trỳc mng tinh th phõn t, tng tỏc gia cỏc phõn t CO2 l lcVanervan (Van der Waals), mc khỏc phõn t CO phõn t khụng phõn cc, nờn tng tỏc ny rt yu tinh th CO2 khụng bn cú t0nc rt thp O H - Nc ỏ cú cu trỳc mng tinh th phõn t, tng tỏc H gia cỏc phõn t H2O l lcVanervan, mc khỏc phõn t H2O phõn t phõn cc v gia cỏc phõn t H2O cú liờn kt hiro, nờn tng tỏc ny ln hn tng tỏc tinh th CO2 t0nc nc ỏ ln hn t0nc nc ỏ khụ PHN III KT LUN V KIN NGH Qua quỏ trỡnh thc tin ging dy chỳng tụi ó su tm v hp cỏc bi v tinh th truyn t ti HS, kt qu ỏp dng cho thy hng nm cỏc em HS u nm v gii quyt khỏ tt ni dung ny Trong iu kin thi gian cú hn chỳng tụi xin trỡnh by túm tt lý thuyt cựng 34 bi tiờu biu vi li gii chi tit hi vng ni dung chuyờn ny l ti liu thit thc giỳp cỏc em HS d dng tip cn v hi vng õy cng l ti liu hu ớch cựng trao i vi cỏc thy cụ trng bn c bit l cỏc trng chuyờn Qua õy tụi cng xin c ún nhn nhng ý kin úng gúp quý bỏu t phớa cỏc thy cụ ng nghip ni dung chuyờn c hon thin hn Chỳng tụi xin chõn thnh cm n [...]... riờng ca cỏc kim loi ú, gii A thớch kt qu tớnh c Kim loi Na Mg Al Nguyờn t khi (v.C) 22,99 24,31 26,98 Bỏn kớnh nguyờn t ( A ) 1,89 1,6 1,43 Mng tinh th Lptk Lpck Lptm c khớt 0,68 0,74 0,74 Khi lng riờng lý thuyt (g/cm3) 0,919 1,742 2,708 Khi lng riờng thc nghim (g/cm3) 0,97 1,74 2,7 0 Nhn xột: Khi lng riờng tng theo th t: DNa < DMg < DAl L do s bin i cu trỳc mng tinh th kim loi, c khớt tng dn v khi lng... ging dy chỳng tụi ó su tm v tp hp cỏc bi tp v tinh th truyn t ti HS, kt qu ỏp dng cho thy hng nm cỏc em HS u nm v gii quyt khỏ tt ni dung ny Trong iu kin thi gian cú hn chỳng tụi xin trỡnh by túm tt lý thuyt cựng 34 bi tp tiờu biu vi li gii chi tit hi vng ni dung chuyờn ny l ti liu thit thc giỳp cỏc em HS d dng tip cn v hi vng õy cng l ti liu hu ớch cựng trao i vi cỏc thy cụ trng bn c bit l khi cỏc ... kớnh nguyờn t ( A ) 1,89 1,6 1,43 Mng tinh th Lptk Lpck Lptm c khớt 0,68 0,74 0,74 Khi lng riờng lý thuyt (g/cm3) 0,919 1,742 2,708 Khi lng riờng thc nghim (g/cm3) 0,97 1,74 2,7 Nhn xột: Khi lng... HS u nm v gii quyt khỏ tt ni dung ny Trong iu kin thi gian cú hn chỳng tụi xin trỡnh by túm tt lý thuyt cựng 34 bi tiờu biu vi li gii chi tit hi vng ni dung chuyờn ny l ti liu thit thc giỳp