Cấu tạo chất OLYMPIC hóa học VIỆT NAM

I OLYMPIC HểA HC VIT NAM: OLYMPIC HểA HC SINH VIấN TON QUểC 2003: 1) Trỡnh by cu to ca phõn t CO theo phng phỏp VB v phng phỏp MO (v gin nng lng) Cho ZC = 6; ZO = 2) So sỏnh nng lng ion húa gia cỏc nguyờn t C v O, gia phõn t CO vi nguyờn t O 3) Mụ t s to thnh liờn kt cỏc phc cht Ni(CO)4 v Fe(CO)5 theo phng phỏp VB v cho bit cu trỳc hỡnh hc ca chỳng Cho bit ZFe = 26, ZNi = 28 BI GII: 1) Theo phng phỏp VB thỡ phõn t CO cú cu to: C O Hai liờn kt c hỡnh thnh bng cỏch ghộp chung cỏc electron c thõn v mt liờn kt cho nhn MO: (KK): 2s2*s x= 2y2 z 2) I1(C) < I1(O) vỡ in tớch hiu dng vi electron húa tr tng t C n O I1(CO) > I1(O): vỡ nng lng ca electron z ca CO thp hn nng lng ca electron húa tr oxy 3) OLYMPIC HểA HC SINH VIấN TON QUểC 2005 (Bng A): Lý thuyt lng t d oỏn c s tn ti ca obitan ng ng vi s lng t ph l = (g l kớ hiu ca s lng t ph n = 4) 1) Hóy cho bit s electron ti a m phõn lp ng cú th cú 2) D oỏn sau phõn mc nng lng no thỡ n phõn mc ng 3) Nguyờn t cú electron u tiờn phõn mc ng ny thuc nguyờn t cú s th t Z bng bao nhiờu? BI GII: 1) Phõn mc nng lng ng ng vi gớa tr l = s cú 2l + obitan nguyờn t, ngha l cú 2.4+1= obitan nguyờn t Mi obitan nguyờn t cú ti a 2e Vy phõn mc nng lng ng cú ti a 18e 2) Phõn mc nng lng ng xut hin cu hỡnh electron nguyờn t l 5g bi vỡ s lng t chớnh n = thỡ lp electron ny cú ti a l phõn mc nng lng ng vi l = (s); l =1 (p); l = (d); l = (f) v l = (g) Theo quy tc Klechkowski thỡ phõn mc 5g cú tng s n + l = Phõn mc ny phi nm sỏt sau phõn mc 8s 14 10 3) (Rn)7s 5f 6d 7p 8s 5g Z = 121 OLYMPIC HểA HC SINH VIấN TON QUểC 2005 (Bng A) 1) Hóy cho bit cu hỡnh hỡnh hc ca phõn t v ion di õy, ng thi sp xp cỏc gúc liờn kt chỳng theo chiu gim dn Gii thớch + a) NO2; NO2 ; NO2 b) NH3; NF3 2) So sỏnh momen lng cc gia hai phõn t NH3 v NF3 Gii thớch 3) Thc nghờm xỏc nh c mome lng cc ca phõn t H2O l 1,85D, gúc liờn kt HOH l o 104,5 , di liờn kt O H l 0,0957 nm Tớnh ion ca liờn kt O H phõn t oxy (b qua momen to cỏc cp electron húa tr khụng tham gia liờn kt ca oxy) Cho bit s th t Z ca cỏc nguyờn t: 7(N); 8(O); 9(F); 16(S) -30 1D = 3,33.10 C.m -19 -9 in tớch ca electron l -1,6.10 C; 1nm = 10 m BI GII: 1) gii thớch cõu ny ta cú th dựng thuyt VSEPR hoc thuyt lai húa (hoc kt hp c hai) a) N O sp2 N O O N O O O sp sp2 (1) v (3): hỡnh gp khỳc (2) : thng Gúc liờn kt gim theo th t sau: (2) (1) (3) (2) khụng cú lc y electron húa tr ca N khụng tham gia liờn kt, (1) cú mt electron húa tr ca N khụng liờn kt dy lm gúc ONO hp li ụi chỳt (3) gúc liờn kt gim nhiu hn cú electron khụng liờn kt ca N y b) N N H H sp3 F F H 3F sp Gúc liờn kt gim theo chiu HNH - FNF vỡ õm in ca F ln hn ca H l in tớch lch v phớa F nhiu hn lc y kộm hn (NH3) > (NF3) Gii thớch: N N H H F H F F NH3 chiu ca cỏc momen liờn kt v ca cp electron ca N cựng hng nờn momen tng cng ca phõn t ln khỏc vi NF3 (hỡnh v) 3) H O H ca phõn t bng tng cỏc momen ca hai liờn kt (O H): T ú s dng cỏc h thc lng tam giỏc ta tớnh c momen ca liờn kt O H l: 1,51D Gi thit ion ca liờn kt O H l 100% ta cú: 19 0,0957.10 (lt ) = = 4,60D 1,6.10 30 3,33.10 Ta d dng suy ion ca liờn kt O H l 32,8% OLYMPIC HểA HC SINH VIấN TON QUểC 2005 (Bng A): Silic cú cu trỳc tinh th ging kim cng vi thụng s mng a = 0,534nm Tớnh bỏn kớnh -3 -1 nguyờn t cng húa tr ca silic v lng riờng (g.cm ) ca nú Cho bit MSi = 28,086g.mol Kim cng cú cu trỳc lp phng tõm mt (din), ngoi cũn cú nguyờn t nm hc (site) t din ca ụ mng c s BI GII: D= a D a = 2rSi = a rSi = = 0,118nm S nguyờn t Si mt ụ mng c s: 8.(1/8) + 6(1/2) + = -3 Vy ta tớnh c lng riờng ca Si l: 2,33g.cm OLYMPIC HểA HC SINH VIấN TON QUểC 2005 (Bng B): Hóy d oỏn s nguyờn t ca chu k nu nú c in y cỏc ụ nguyờn t Vit cu hỡnh electron nguyờn t ca nguyờn t cú Z = 107 v 117 v cho bit chỳng c xp vo nhng phõn nhúm no bng tun hon? BI GII: Nguyờn t u tiờn ca chu k l 7s v kt thỳc 7p 14 10 7s 5f 6d 7p : 32 nguyờn t chu k 14 Z = 107: [Rn]5f 6d 7s : Nhúm VIIB 14 10 Z = 117: [Rn]5f 6d 7s 7p : Nhúm VIIA OLYMPIC HểA HC SINH VIấN TON QUểC 2005 (Bng B): nh sỏng nhỡn thy cú phõn hy c Br2(k) thnh cỏc nguyờn t khụng Bit rng nng lng -1 phỏ v liờn kt gia hai nguyờn t l 190kJ.mol Ti hi Br2 cú mu? -34 -1 23 -1 Bit h = 6,63.10 J.s; c = 3.10 m.s ; NA = 6,022.10 mol BI GII: -7 E = h(c/).NA = 6,3.10 m nm vựng cỏc tia sỏng nhỡn thy nờn phõn hy c v cú mu: OLYMPIC HểA HC SINH VIấN TON QUểC 2005 (Bng B): 1) Cú cỏc phõn t XH3: a) Hóy cho bit cu hỡnh hỡnh hc ca cỏc phõn t PH3 v AsH3 b) So sỏnh gúc liờn kt HXH gia hai phõn t trờn v gii thớch 2) Xột cỏc phõn t POX3 a) Cỏc phõn t POF3 v POCl3 cú cu hỡnh hỡnh hc nh th no? b) Gúc liờn kt XPX phõn t no ln hn? 3) Nhng phõn t no sau õy cú momen lng cc ln hn 0? BF3; NH3; SiF4; SiHCl3; SF2; O3 Cho bit: ZP = 15; ZAs = 33; ZO = 8; ZF = 9; ZCl = 17; ZB = 5; ZN = 7; ZSi = 14; ZS = 16 BI GII: gii thớch cõu ny ta cú th dựng thuyt VSEPR hoc thuyt lai húa (hoc kt hp c hai) 2 2 6 10 1) P: 1s 2s 2p 3s 3p ; As: 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p P v As u cú 5e húa tr v ó tham gia liờn kt 3e XH3 X H H sp3 H Hỡnh thỏp tam giỏc Gúc HPH > HasH vỡ õm in ca nguyờn t trung tõm P ln hn so vi ca As nờn lc y mnh hn 2) O X X X P n = +1 = (sp ): hỡnh t din Gúc FPF < ClPCl vỡ Cl cú õm in nh hn flo l gim lc y 3) H F F N sp Cl Si F Cl sp S F Cl F sp O sp O F F Si B F O F F sp2 F F sp3 cht u tiờn cú cu to bt i xng nờn cú momen lng cc ln hn THI CHN HC SINH GII QUC GIA VIT NAM NM 2002 (Bng A): Liu phỏp phúng x c ng dng rng rói cha ung th C s ca liu phỏp ú l s bin i ht nhõn 27Co 59 + 0n X? 60 X? 28Ni + ; (1) h = 1,25 MeV (2) (a) Hóy hon thnh phng trỡnh ca s bin i ht nhõn trờn v nờu rừ nh lut no c ỏp dng hon th nh phng trỡnh (b) Hóy cho bit im khỏc gia phn ng ht nhõn vi phn ng oxi hoỏ-kh (ly thớ d t phn ng (2) v phn ng Co + Cl2 CoCl2) 2 6 Cú cu hỡnh electron 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s (1) (a) Dựng kớ hiu ụ lng t biu din cu hỡnh electron (1) (b) Cu hỡnh electron (1) l cu hỡnh electron ca nguyờn t hay ion ? Ti ? (c) Cho bit tớnh cht hoỏ hc c trng ca ion hay nguyờn t ng vi cu hỡnh electron (1), hóy vit mt phng trỡnh phn ng minh Bit En = -13,6 Z (n: s lng t chớnh, Z: s n v in tớch ht nhõn) n 6+ 5+ 7+ (a) Tớnh nng lng 1e trng lc mt ht nhõn ca mi h N , C , O (b) Qui lut liờn h gia En vi Z tớnh c trờn phn ỏnh mi liờn h no gia ht nhõn vi electron cỏc h ú ? (c) Tr s nng lng tớnh c cú quan h vi nng lng ion hoỏ ca mi h trờn hay khụng ? Tớnh nng lng ion hoỏ ca mi h p dng thuyt lai hoỏ gii thớch kt qu ca thc nghim xỏc nh c BeH2, CO2 u l phõn t thng BI GII: (a) nh lut bo ton vt cht núi chung, nh lut bo ton s v bo ton in tớch núi riờng, c ỏp dng: 60 in tớch : 27 + = 27; S : 59 + = 60 X 27Co 59 60 27Co + 0n1 27Co S : 60 = 60; in tớch : 27 = 28 + x x = Vậy có 1e 60 60 27Co 28Ni + -1e; hv = 1,25MeV (b) im khỏc Phn ng ht nhõn : xy ti ht nhõn, tc l s bin i ht nhõn thnh nguyờn t mi Vớ d (b) trờn Phn ng hoỏ hc (oxi hoỏ2+- kh) : xy v electron nờn ch bin i dng n cht, hp cht Vớ d : Co + Cl2 Co + 2Cl CoCl2 Cht dựng phn ng ht nhõn cú th l n cht hay hp cht, thng dựng hp cht Cht dựng phn ng oxi hoỏ - kh, ph thuc vo cu hi m phi ch rừ n cht hay hp cht Nng lng kốm theo phn ng ht nhõn ln hn hn so vi nng lng kốm theo phn ng hoỏ hc thụng thng (a) Dựng ụ lng t biu din cu hỡnh : (b) (1) l cu hỡnh e ca nguyờn t vỡ cu hỡnh d bỏn bóo ho nờn thuc kim loi chuyn tip (theo HTTH cỏc nguyờn t) Thuc kim loi chuyn tip thỡ ion khụng th l anion; nờu l cation, s e = 24 thỡ Z cú th l 25, 26, 27 Khụng cú cu hỡnh cation no ng vi cỏc s liu ny Vy Z ch cú th l 24 10 2+ 10 (Nguyờn t Ga cú cu hỡnh [ar] 3d 4s 4p , ion Ga cú cu hỡnh [ar] 3d 4s bn nờn khụng th cn c vo lp ngoi cựng 4s suy nguyờn t) (c) Z = 24 nguyờn t Cr, Kim loi (chuyn tip) Dng n cht cú tớnh kh Cr + 2HCl CrCl2 + H2 (a) Theo u bi, n phi bng nờn ta tớnh E1 Do ú cụng thc l E1 = 13,6 Z (ev) (2) Th t theo tr s Z: 5+ 5+ = 13,6 x 6+ 6+ = 13,6 x Z = C : (E1) C Z = N : (E1) N = 489,6 eV = 666,4 eV 7+ 7+ Z = O : (E1) O = 13,6 x = 870,4 eV (b) Quy lut liờn h E1vi Z : Z cng tng E1 cng õm (cng thp) Qui lut ny phn ỏnh tỏc dng lc hỳt ht nhõn ti e c xột: Z cng ln lc hỳt cng mnh nng lng cng thp h cng 7+ bn, bn nht l O (c) Tr nng lng ú cú liờn h vi nng lng ion hoỏ, c th: 5+ 5+ C : I6 = (E1, C ) = + 489, eV 6+ 6+ N : I7 = (E1, N ) = + 666, eV 7+ 7+ O : I8 = (E1, O ) = + 870,4 eV Phõn t thng cú nguyờn t c gii thớch v hỡnh dng : Nguyờn t trung tõm cú lai hoỏ sp (l lai hoỏ thng) 2 BeH2, cu hỡnh electron ca nguyờn t : H 1s ; Be : 1s 2s Vy Be l nguyờn t trung tõm cú lai hoỏ sp: lai hoỏ sp obitan lai hoỏ sp cựng trờn trc Z, mi obitan ó xen ph vi obitan 1s ca H to liờn kt Vy BeH2 H Be H (2 obitan p thun khit ca Be khụng tham gia liờn kt) 2 2 CO2, cu hỡnh electron : C 1s 2s 2p ; O 1s 2s 2p Vy C l nguyờn t trung tõm lai húa sp lai hoỏ sp obitan lai hoỏ sp ca C xen ph vi obitan pz ca O to liờn kt obitan p thun khit ca C xen ph vi obitan nguyờn cht tng ng ca oxi to liờn kt (xx ; y y) nờn liờn kt ny mt phng vuụng gúc vi v u cha liờn kt Vậy CO2 : O= C = O Ghi chú: Yờu cu phi trỡnh by rừ nh trờn vỡ cỏc liờn kt , CO2 (chú ý: phi núi rừ cú s tng ng obitan gia C vi O : xx; y y) THI CHN HC SINH GII QUC GIA VIT NAM NM 2003 (Bng A): Nhụm clorua ho tan vo mt s dung mụi hoc bay hi nhit khụng quỏ cao thỡ tn ti dng dime (Al2Cl6) nhit cao (700 C) dime b phõn li thnh monome (AlCl3) Vit cụng thc cu to Lewis ca phõn t dime v monome; Cho bit kiu lai hoỏ ca nguyờn t nhụm, kiu liờn kt mi phõn t ; Mụ t cu trỳc hỡnh hc ca cỏc phõn t ú Phn t HF v phõn t H2O cú momen lng cc, phõn t gn bng (HF 1,91 Debye, H2O 1,84 Debye, MHF 20, M H O 18); nhng nhit núng chy ca hidroflorua l 0 83 C thp hn nhiu so vi nhit núng chy ca nc ỏ l C, hóy gii thớch vỡ sao? BI GII: * Vit cụng thc cu to Lewis ca phõn t dime v monome Nhụm cú s phi trớ c trng l v Phự hp vi quy tc bỏt t, cu to Lewis ca phõn t dime v monome: Monome Cl Al Cl Cl Cl ; Al dime Cl Cl Cl Al Cl Cl * Kiu lai hoỏ ca nguyờn t nhụm : Trong AlCl3 l sp vỡ Al cú cp electron hoỏ tr; Trong Al2Cl6 l sp vỡ Al cú cp electron hoỏ tr Liờn kt mi phõn t: AlCl3 cú liờn kt cng hoỏ tr cú cc gia nguyờn t Al vi nguyờn t Cl Al2Cl6: Mi nguyờn t Al to liờn kt cng hoỏ tr vi nguyờn t Cl v liờn kt cho nhn vi nguyờn t Cl (Al: nguyờn t nhn; Cl nguyờn t cho) Trong nguyờn t Cl cú nguyờn t Cl cú liờn kt, liờn kt cng hoỏ tr thụng thng v liờn kt cho nhn * Cu trỳc hỡnh hc: Phõn t AlCl3: nguyờn t Al lai hoỏ kiu sp (tam giỏc phng) nờn phõn t cú cu trỳc tam giỏc phng, u, nguyờn t Al tõm cũn nguyờn t Cl nh ca tam giỏc Phõn t Al2Cl6: cu trỳc t din ghộp vi Mi nguyờn t Al l tõm ca mt t din, mi nguyờn t Cl l nh ca t din Cú nguyờn t Cl l nh chung ca t din Al O Cl Cl 120 120 Al Cl 120 Cl O O O O O O * Phõn t H-F M = 20 = 1,91 Debye ; H-O-H M = 18 = 1,84 Debye cú th to liờn kt hidro H F cú th to liờn kt hidro H O * Nhit núng chy ca cỏc cht rn vi cỏc mng li phõn t (nỳt li l cỏc phõn t) ph thuc vo cỏc yu t: - Khi lng phõn t cng ln thỡ nhit núng chy cng cao - Lc hỳt gia cỏc phõn t cng mnh thỡ nhit núng chy cng cao Lc hỳt gia cỏc phõn t gm: lc liờn kt hidro, lc liờn kt Van der Waals (lc nh hng, lc khuch tỏn) *Nhn xột: HF v H2O cú momen lng cc xp x nhau, phõn t gn bng v u cú liờn kt hidro khỏ bn, ỏng l hai cht rn ú phi cú nhit núng chy xp x nhau, HF cú nhit núng chy phi cao hn ca nc (vỡ HF momen lng cc ln hn, phõn t ln hn, liờn kt hidro bn hn) 0 Tuy nhiờn, thc t cho thy Tnc (H2O) = C > Tnc(HF) = 83 C * Gii thớch: Mi phõn t H-F ch to c liờn kt hidro vi phõn t HF khỏc hai bờn H-F H-F H-F Trong HF rn cỏc phõn t H-F liờn kt vi nh liờn kt hidro to thnh chui mt chiu, gia cỏc chui ú liờn kt vi bng lc Van der Waals yu Vỡ vy un núng n nhit khụng cao lm thỡ lc Van der Waals gia cỏc chui ó b phỏ v, ng thi mi phn liờn kt hidro cng b phỏ v nờn xy hin tng núng chy Mi phõn t H-O-H cú th to c liờn kt hidro vi phõn t H2O khỏc nm nh ca t din Trong nc ỏ mi phõn t H2O liờn kt vi phõn t H2O khỏc to thnh mng li Jt khụng gian chiu Mun lm núng chy nc ỏ cn phi phỏ v mng li khụng gian chiu vi s lng liờn kt hidro nhiu hn so vi HF rn ú ũi hi nhit cao hn THI CHN HC SINH GII QUC GIA VIT NAM NM 2004 (Bng A): - 2+ Trong s cỏc phõn t v ion: CH2Br2, F , CH2O, Ca , H3As, (C2 H5 )2O , phõn t v ion no cú th to liờn kt hidro vi phõn t nc? Hóy gii thớch v vit s mụ t s hỡnh thnh liờn kt ú 238 a) U t phõn ró liờn tc thnh mt ng v bn ca chỡ Tng cng cú ht c phúng qỳa trỡnh ú Hóy gii thớch v vit phng trỡnh phn ng chung ca quỏ trỡnh ny b) Uran cú cu hỡnh electron [Rn]5f 6d 7s Nguyờn t ny cú bao nhiờu electron c thõn? Cú th cú mc oxi hoỏ cao nht l bao nhiờu? Trong nguyờn t hoc ion dng tng ng cú t electron tr lờn, electron chuyn ng trng lc c to t ht nhõn nguyờn t v cỏc electron khỏc Do ú mi trng thỏi ca mt cu hỡnh electron cú mt tr s nng lng Vi nguyờn t Bo (s n v in tớch ht nhõn Z = 5) trng thỏi c bn cú s liu nh sau: Cu hỡnh electron Nng lng (theo eV) Cu hỡnh electron Nng lng (theo eV) -340,000 -600,848 -637,874 - 660,025 - 669,800 1s 1s 1s 2s 1s 2s 2 1s 2s 2p Trong ú: eV l n v nng lng; du - biu th nng lng tớnh c electron cũn chu lc hỳt ht nhõn a) Hóy trỡnh by chi tit v kt qa tớnh cỏc tr s nng lng ion hoỏ cú th cú ca nguyờn t Bo theo eV dựng d kin cho bng trờn b) Hóy nờu ni dung v gii thớch qui lut liờn h gia cỏc nng lng ion hoỏ ú 1 Nng lng liờn kt ca N-N bng 163 kJ.mol , ca N N bng 945 kJ.mol T nguyờn t N cú th to phõn t N4 t din u hoc phõn t N2 thụng thng Trng hp no thun li hn? Hóy gii thớch BI GII: 2+ 1/ Cỏc vi ht CH2Br2, Ca , H3As khụng cú nguyờn t õm in mnh nờn khụng th to liờn kt hidro vi phõn t nc - Cỏc vi ht F , CH2O, (C2 H5 )2O cú nguyờn t õm in mnh nờn cú th to liờn kt hidro vi phõn t nc: H F H H 238 O H O H C H O C2H O O H C 2H H x o 2/ a) U t phúng x to ng v bn 92Pb cựng vi ba loi ht c bn: , -1 v o 206 = 206 Vy cú 82Pb o Theo nh lut bo ton lng: x = 238 Theo nh lut bo ton in tớch :[ 92 (82 + 8)] / ( 1) = Vy cú ht o -1 Do ú phng trỡnh chung ca qỳa trỡnh ny l: 92U 238 206 82Pb + He + b) Cu hỡnh electron [Rn]5f 6d 7s cú s electron ngoi c biu din nh sau: Vy nguyờn t 92U 238 cú e c thõn (cha ghộp ụi); mc (s) oxi hoỏ cao nht l +6 v U[Rn]5f 6d 7s e U [Rn]+ 3/ a) Tớnh cỏc tr nng lng ion hoỏ cú th cú ca Bo: T cu hỡnh electron ó cho , ta xỏc nh c cỏc vi ht tng ng cựng vi tr nng lng nh sau: Cu hỡnh electron 1s 1s 1s 2s Vi ht Nng lng (theo eV) 4+ - 340,000 - 600,848 - 637,874 B 3+ B 2+ B Cu hỡnh electron 2 1s 2s 2 1s 2s 2p Vi ht + B B Nng lng (theo eV) - 660,025 - 669,800 Cú nh ngha: Nng lng ion hoỏ (ca mt nguyờn t) l nng lng ớt nht cn tỏch e nguyờn t trng thỏi c bn m khụng truyn thờm ng nng cho e ú h: I Vy gia nng lng ca e trng thỏi c bn v nng lng ion hoỏ I tng ng cú liờn = - (1) (k 1)+ k+ Vy vi s ion hoỏ M - e M ; Ik (2), Ta cú liờn h: Ik = - = - [EM(k -1)+ - EMk+ ] (3) Trong ú: k ch s e ó b mt (do s ion hoỏ) ca vi ht c xột, cú tr s t n n; ú k+ k+ ch s n v in tớch dng ca ion M ; Ik l nng lng ion hoỏ th k ca nguyờn t M c biu th theo (2) Xột c th vi nguyờn t Bo: vỡ Z = nờn nguyờn t cú e; vy k = n áỏp dng phng trỡnh (2) v (3), dựng s d kin bng trờn cho Bo, ta cú: o + * B e B ; I1 ( k = 1); I1 = - [ EB EB+] = ( 669,800 + 660,025 ) Vậy I1 = 9,775 eV + 2+ * B e B ; I2 ( vy k = 2); I2 = - [ EB+ EB2+] = ( 660,025 + 637,874) Vy I2 = 22,151 eV 2+ 3+ * B e B ; I3 ( vy k = 3); I3= - [EB2+ EB3+] = ( 637,874 + 600,848) Vy I3 = 37,026 eV 3+ 4+ * B e B ; I4 ( vy k = 4); I4= - [EB3+ EB4+] = ( 600,848 + 340,000) Vy I4 = 260,848 eV 4+ 5+ * B e B ; I4 ( vy k = 5); I5= - [EB4+ EB5+] = ( 340,000 + 0,000) Vy I5 = 340,000 eV b) T kt qu trờn, ta thy cú quy lut liờn h cỏc tr nng lng ion hoỏ ca Bo nh sau I1 < I2 < I3 < I4 < I5 (4) (k 1)+ k+ Gii thớch: Khi vi ht M mt thờm e to thnh M cú s n v in tớch k+ ln hn (k 1) k+ (k 1)+ nờn lc hỳt tỏc dng lờn e tip theo vi ht M mnh hn so vi M Do ú phi tn k+ nng lng ln hn tỏch 1e tip theo M ; ngha l I( k 1) < Ik nh ó c ch (4) trờn õy a) Xột du ca nhit phn ng H = iEi jEj i j Trong ú i, j l liờn kt th i, th j cht tham gia, cht to thnh tng ng ca phn ng c xột; Ei ; Ej l nng lng ca liờn kt th i, th j ú b) Xột c th vi nit : Phn ng 4N N4 (1) Cú H1 = EN - EN4 = 0,0 - 163 ; vy H1 = - 978 kJ Phn ng 4N N2 (2) Cú H2 = EN - EN2 = 0,0 - 945 ; vy H2 = - 1890 kJ Ta thõy H2 < H1 Vy phn ng 4N N2 xy thun li hn phn ng 4N N4 THI CHN HC SINH GII QUC GIA VIT NAM NM 2004 (Bng B): Ion no cỏc ion sau õy cú bỏn kớnh nh nht? Hóy gii thớch + + + 2+ 2+ Li , Na , K , Be , Mg St monoxit FeO cú cu trỳc mng tinh th lp phng tõm din (mt) kiu NaCl vi thụng s mng a = 0,430 nm Hóy tớnh lng riờng ca tinh th st monoxit ú BI GII: + Tng r 2+ Li + Na + K Be 2+ Mg Gim r 2+ Be v Li ng electron vi nhng Be cú in tớch ht nhõn nhiu hn nờn phi cú bỏn kớnh nh hn 2+ Vy Be cú bỏn kớnh nh nht i vi tinh th lp phng tõm din (mt), mi ụ mng c s cú s n v cu trỳc l 1 x8 + x6 = Vy lng riờng ca tinh th ú l: 4(55,8 + 16) d= = 5,91(g / cm ) 0,432.10 6,022.10 2+ + ( ) 23 THI CHN HC SINH GII QUC GIA VIT NAM NM 2005 (Bng A): Cỏc vi ht cú cu hỡnh electron phõn lp ngoi cựng: 3s , 3s , 3p , 3p l nguyờn t hay ion? Ti sao? Hóy dn mt phn ng hoỏ hc (nu cú) minh tớnh cht húa hc c trng ca mi vi ht Cho bit: Cỏc vi ht ny l ion hoc nguyờn t ca nguyờn t thuc nhúm A v nhúm VIII(0) Chỳng ta gi s rng tc ca qỳa trỡnh hỡnh thnh l hng s hng ngn nm v bng vi 14 14 tc phõn ró Chớnh vỡ vy lng C khớ quyn luụn luụn khụng i Kt qa l C khớ 12 13 quyn luụn i cựng vi cỏc ng v bn C v C khớ quyn v tham gia vi vai trũ nh cỏc phn ng húa hc ca cacbon Nú sinh CO2 vi oxy v i vo cỏc qỳa trỡnh sng qua cỏc 14 12 phn ng quang húa di t l C/ C luụn c gi khụng i cỏc phõn t hu c Vn ny c s dng xỏc nh tui ca cỏc ngun gc sinh hc (vớ d: túc, vi) Chỳng c phõn lp bng vi ng sau cỏi cht ca vt th hu c (vớ d: cỏc lng m) T l 14 12 C/ C cỏc mu trờn khụng phi luụn l mt hng s nht nh m luụn gim i theo thi gian vỡ 14 C liờn tc b phõn ró 14 Lng C cú cỏc vt th sng (tớnh trờn tng s nguyờn t C) cú phõn ró l 0,277Bq/g (1Bq = 1Dps (phõn ró / giõy)) 14 12 a) Tớnh tui ca mt mu cht cú t l C/ C = 0,25 14 b) Chuyn gỡ xy vi nguyờn t C nú b phõn ró? 14 c) Nu C nm cỏc phõn t hu c (nh DNA, protein v,v) c th sng m b phõn ró thỡ s xy hin tng gỡ? d) Tớnh phúng x ca mt ngi 75kg Gi s rng s phúng x c th ngi ch 14 C thc hin v lng C c th l 18,5% BI GII: 14 12 a) Gi No l t l C/ C vt th sng v N cng l t l trờn sau vt cht mt khong thi gian t Ta cú: -t N = Noe vi l hng s phúng x ( = ln2/t1/2) iu ny dn n h thc: ln N N o = t / lnN = 11400 nm t= ln N o b) Phng trỡnh phúng x chung ca s phõn ró l: n p + + e vi p l proton v e 14 l electron phn ntrino (electron antineutrino) Vi C ta cú: 14 14 C N + + e 14 14 c) Trong mt phõn t hu c cha C thỡ nu C b phõn ró s gõy mt nh hng rt ln n cu trỳc phõn t C s b thay th bng N (mt nguyờn t hon ton khỏc C v bn cht húa hc), iu ny dn n s hỡnh thnh cỏc gc t d) mC = 75.0,185 = 13,9kg phúng x R = 13900.0,277 = 3850Bq t1 / R 15 R= = 10 nguyờn t = 1,66nmol = N N = = R dN dt ln OLYMPIC HểA HC QUC T 2003: Uran (Z = 92) l mt nguyờn t phúng x tn ti t nhiờn Nú l mt hn hp ca hai ng 238 235 v U (99,3%, T = 4,47.10 nm) v U(0,7%, T = 7,04.10 nm) C hai ng v ny u phúng x v u c to cỏc phn ng tng hp ht nhõn S phõn ró ca chỳng sinh cỏc lng khỏc ca cỏc ht v , qua nhiu qỳa trỡnh phõn ró khỏc thỡ s dn n vic hỡnh thnh cỏc ng v bn 206 207 Pb82 v Pb82 mt cỏch tng ng Cỏc qỳa trỡnh ny c gi l hai chui phúng x S phúng x - khụng chu nh hng ca cỏc qỳa trỡnh phõn ró khỏc khụng chu nh hng ca s chuyn húa 235 238 U kộm bn hn U v phn ng din d dng hn vi s tham gia ca ntron nhit Phn ng phõn hch c dn di õy: 235 235 U + n U* sn phm phõn hch + 3n + 200MeV/1 ht U 238 206 235 207 a) Tớnh s ht v sinh hai chui phúng x ( U Pb v U Pb) b) Gii thớch ti hai chui phúng x mt s nguyờn t hoỏ hc xut hin nhiu hn mt ln c) Gi s rng cỏc ng v khụng liờn quan ban u (lỳc bt u phn ng tng hp ht nhõn) bng 235 238 vi lng hai ng v ca uran ( U : U = : 1) Tớh tui ca qa t (thi gian tớnh t lỳc bt u phn ng phõn hch) d) Tớnh lng cacbon cn (g) sinh nng lng bng vi nng lng gii phúng phõn 235 hch 1g U bng ntron S dng phn ng: C + O2 CO2 + 393,5kJ/mol (hay 4,1eV/nguyờn t) BI GII: 238 206 a) U Pb: ht v ht 235 207 U Pb: ht v ht b) iu ny xy tip sau mt phõn ró (Z = -2) l hai phõn ró ( Z = +2)liờn tip c) i vi mi ng v ca uran ta cú th vit: 235 235 N = Noexp(-235t) 238 238 N = Noexp(-238t) 235 238 Ti thi im t = thỡ No = No Nh vy ta cú: exp( 238 t ) 238 N 99,3 = 142 = 0,7 exp( 235 N = ) t 235 Nh vy: 235t - 238t = ln142 = 4,95 -10 Ta cú: 235 = 9,76.10 -10 238 = 1,54.10 t = 6,0.10 nm 235 23 d) Nng lng sinh phõn ró hon ton 1g U = 5,13.10 MeV 17 Nng lng sinh t chỏy hon ton 1g U = 2,06.10 MeV Nh vy lng cacbon cn s l: 2,49.10 kg C OLYMPIC HểA HC QUC T 2003: Ph lng c hỡnh thnh bi cu to ca mt chựm tia gm cỏc mnh ion c to thnh bng cỏch bn mt chựm tia electron cú nng lng cao vo phõn t cn xỏc nh Cỏc mnh phỏt sinh c phõn lp bi t trng hay in trng hoc l kt hp c hai S phõn lp ny ph thuc vo t l lng/in tớch (m/z) ca mi ion mnh hu ht cỏc mnh u mang in tớch n gin (z = 1) iu ny dn n s phõn mnh ph thuc vo lng cỏc ion nhy khỏc c cỏc loi ph lng thng c xỏc nh bi phõn gii ca nú phõn gii c nh ngha bi biu thc R = m/m (vi m l chờnh lch gia hai pic lin + + v m l lng danh ngha ca pic th nht) Vớ d: hai ion C2H4 v CH2N u cú cựng lng danh ngha (M = 28) nhng lng chớnh xỏc tng ng l 28,0313 v 28,0187 thỡ cú th phõn bit c pic ny cn phi cú mt dng c cú R = 28/(28,0313 28,0187) = 2200 Nhng mỏy ph lng r thỡ cú phõn gii khụng cao lm (R 300 1000) thỡ cú th phõn bit c cỏc ion n gin cú cỏc lng danh ngha khỏc Cỏc pic ng v ph lng Mc dự cỏc mỏy ph cú phõn gii thp nhng cỏc mnh ion cú th phỏt sinh nhiu mnh liờn tip cú lng danh ngha khỏc iu ny ch cú th xy i vi cỏc ion cú cựng cụng + thc húa hc nhng cỏc ng v to thnh ion mnh ú thỡ khỏc Vớ d: ion CH3 gm cú cỏc mnh 12 + 13 + ion cú lng danh ngha t 15 (mnh C H3 ) n 19 (mnh C H3 ) Cng ca cỏc mnh ng v ph thuc vo thnh phn ca cỏc nguyờn t cu thnh cỏc 12 13 mnh ng v ú thiờn nhiờn i vi cacbon thỡ nhiu nht l 98,90% C v 1,10% C Vi H 12 + thỡ H chim 99,985% v H chim 0,015% Kt q al pic cú cng cao nht l C H3 (M = 15), 13 + 12 + 13 + pic cú cng cao th hai l hai pic C H3 v C H2H , cũn pic cú M = 19 ( C H3 ) thỡ cú cng 13 gn nh bng lng C v H cú rt ớt thiờn nhiờn Di õy s cho bit cỏch tớnh cng cỏc pic ng v ca ion mnh CH2Cl mt cỏch chớnh 35 37 xỏc Bit Cl gm hai ng v (75,77% Cl v 24,23% Cl) 12 35 + Mnh M = 49: C H2 Cl: 0,989.(0,99985) 0,7577 = 0,7431 13 35 + Mnh M = 50: C H2 Cl: 0,011.(0,99985) 0,7577 = 0,00833 12 35 C H H Cl: 0,989.0,00015.0,99985.0,7577 = 0,00011 12 35 C H H Cl: 0,989.0,99985.0,00015.0,7577 = 0,00011 = 0,0085 13 35 -6 + Mnh M = 51: C H H Cl = 1,25.10 13 35 -6 C H H Cl = 1,25.10 12 37 C H2 Cl = 0,240 = 0,240 13 35 -10 + Mnh M = 52: C H2 Cl = 1,9.10 13 37 C H2 Cl = 0,00266 12 37 -5 C H H Cl = 3,59.10 12 37 -5 C H H Cl = 3,59.10 = 0,0027 13 37 -7 + Mnh M = 53: C H H Cl = 4,0.10 13 37 -7 C H H Cl = 4,0.10 12 37 -9 C H2 Cl = 5,4.10 -7 = 8,1.10 13 37 -11 + Mnh M = 54: C H2 Cl = 6.10 Cng ca mi pic (t M n M +5) t l vi s ph bin ca mi ng v hp phn ion mnh v s tớnh toỏn xỏc sut dn n tng kh nng xut hin cỏc hp phn ca cỏc pic cú cựng lng phõn t Pic cú cng cao nht c gi l pic c s v cng ca cỏc pic liờn quan c xỏc nh bi % ca nú so vi pic c s T thớ d trờn ta cú: M = 49 = 100% M = 50 (0,0085/0,7491).100 = 1,14% M = 51 (0,240/0,7491).100 = 31,98% M = 52 (0,0027/0,7491).100 = 0,36% -4 = 1.10 % M = 53 -9 = 8.10 % M = 54 28 29 30 1) Silic t nhiờn l hn hp ca ng v bn Si, Si v Si Trong ú clo t nhiờn l hn hp 35 37 + ca hai ng v l Cl v Cl Cú bao nhiờu pic ng v ca ion SiCl2 + + + + 2) Tt c cỏc ion mnh sau: (a): N2 ; (b): CO ; (c): CH2N ; (d): C2H4 u cú lng danh ngha l M = 28 v khụng th phõn bit c chỳng bng cỏc mỏy ph phõn gii thp Tuy nhiờn so sỏnh cng cỏc pic M + thỡ ta cú th phõn bit c tt c Xỏc nh cỏc mnh ion cú cng mnh ng v M + l 1,15 Cỏc ng v cú nhiu thiờn nhiờn c cho di õy: H: H = 99,985% H = 0,015% 12 13 C: C = 98,9% C = 1,1% 14 15 N: N = 99,634% N = 0,366% 16 17 18 O: O = 99,762% O = 0,038% O = 0,20% BI GII: 28 35 + 1) M = 98 Si Cl2 29 35 + M + = 99 Si Cl2 28 35 37 + 30 35 + M + = 100 Si Cl Cl + Si Cl2 29 35 37 M + = 101 Si Cl Cl 30 35 + 28 35 37 + M + = 102 Si Cl2 + Si Cl Cl 29 37 + M + = 103 Si Cl2 30 37 + M + = 104 Si Cl2 Nh vy cú pic + i vi ion N2 ta cú: 14 14 M: N N = (0.99634) = 0.9927 14 15 15 14 M+1: N N + N N = 2ì(0.99634ì0.00366) = 0.007293 Nh vy t l (M+1)/M = 0,735% + i vi ion CO ta cú: 12 16 M: C O = 0.989ì0.99762 = 0.9866 12 17 13 16 M+1: C O + C O = (0.989ì0.00038) + (0.011ì0.99762) = 0.01135 Nh vy t l (M+1)/M = 1,15% + i vi ion CH2N 12 14 M: C H2 N = 0.989ì(0.99985) ì0.99634 = 0.9851 13 14 12 14 12 14 12 15 M+1: C H2 N + C H H N + C H H N + C H2 N 2 =0.011ì(0.99985) ì0.99634+2ì0.989ì0.99985ì0.00015ì0.99634+0.989ì(0.99985) ì0.00366 =0.01487 Nh vy t l (M+1)/M = 1,51% + i vi ion C2H4 ta cú: 12 M: C2 H4 = (0.989) ì(0.99985) = 0.9775 13 12 12 13 12 12 12 12 M+1: C C H4 + C C H4 + C2 H H3 + C2 H H H2 + C H2 H H + C2 H3 H = 0,02234 Nh vy t l (M+1)/M = 2,29% + Ch cú CO l tho bi OLYMPIC HểA HC QUC T 2004: Cỏc cacbua ca kim loi chuyn tip nh TiC c s dng rng rói vic ch to cỏc cụng c ct v khoan bi vỡ nú rt cng, chng n mũn tt v cú nhit núng chy cao Ngoi nhng tớnh cht trờn thỡ titan cacbua cũn cú tớnh dn in tt v iu ny khụng ph thuc vo nhit chớnh vỡ vy nú rt quan trng cụng nghip 4+ 41) TiC cú cu trỳc tinh th nh th no nu r(Ti ) = 74,5 v r(C ) = 141,5pm TiC k thut c iu ch t TiO2 bng phn ng kh vi cacbon Bin thiờn entanpi ca phn ng ny khụng th c o trc tip c Tuy nhiờn, nhit chỏy ca cỏc nguyờn t cng nh ca TiC cú th o trc tip c Nng lng luụn luụn khụng i v khụng ph thuc vo cỏch tin hnh phn ng cho nờn cỏc gớa tr nhit ng ca phn ng cú th tớnh c 2) Tớnh bin thiờn entanpi ca phn ng: TiO2 + 3C TiC + 2CO -1 Bit: fH(TiO2) = -944,7kJ.mol -1 fH(CO) = -110,5kJ.mol -1 fH (TiC + 1,5O2 TiO2 + CO) = -870,7kJ.mol Nm 1919, Born v Haber ó c lp tỡm ng dng ca nguyờn lý th nht nhit ng hc vo s hỡnh thnh cht rn t cỏc nguyờn t thnh phn Bng cỏch ny ta cú th cú c nhng thụng tin chớnh xỏc v nng lng mng li ca tinh th cht rn KCl ng hỡnh vi TiC v nú kt tinh theo kiu mng ca NaCl 3) S dng cỏc giỏ tr cho sn xõy dng chu trỡnh Born Haber ca s hỡnh thnh KCl t cỏc nguyờn t v tớnh nng lng mng li ca KCl -1 Entanpi ca KCl: K(r) K(k) Hthng hoa = 89kJ.mol -1 Entanpi phõn ly ca clo: Cl2(k) 2Cl Hphõn li = 244kJ.mol -1 i lc electron ca clo: Cl(k) + e Cl (k) H = -355kJ.mol + -1 Nng lng ion húa ca kali: K(k) K + e Hion húa = 425kJ.mol -1 Entanpi ca s hỡnh thnh KCl: K(r) + 0,5Cl2 KCl(r) fH = -438kJ.mol BI GII: 4+ 41) r(Ti ) /r(C ) = 0,527 kiu mng tinh th ca NaCl -1 2) TiC + 1,5O2 TiO2 + CO fH = -870,7kJ.mol (1) -1 C + 0,5O2 CO fH = -110,5kJ.mol (2) Ly (1) 3(2) ta c: TiO2 + 3C TiC + 2CO -1 Nh vy ta tớnh c fH = 539,2kJ.mol Chu trỡnh Born Haber ca s hỡnh thnh KCl: UL + + Cl KCl(r) K (k) (k) Hion húa H K + (k) fH Cl(k) 0,5Hphõn li Hphõn li K(r) 0,5Cl2(k) -1 Ta tớnh c UL = -719kJ.mol OLYMPIC HểA HC QUC T 2004: Bc u tiờn ca cỏc phn ng quang húa hc l s hp th ỏnh sỏng ca cỏc phõn t Mi liờn quan gia mt quang A ca dung dch cha phõn t cht hp th vi nng mol C v dy ca cuvet d c th hin bi nh lut Lambert Beer: A = lg(Po/P) = Cd : h s tt mol c nh sỏng cú th c coi nh l mt chựm photon v mi photon cú mang nng lng E = h Vi h l hng s Planck, l bc súng ỏnh sỏng chiu ti v c l tc ỏnh sỏng: -6 -1 Mt dung dch phm nhum cú nng C = 4.10 M cú h s tt mol = 1,5.10 mol L.cm Chiu ỏnh sỏng xanh cú bc súng = 514,5nm v cụng sut Po = 10nW vo dung dch ny Hóy tớnh % ỏnh sỏng hp th bi mu nu cuvet dy 1m Tớnh s photon/s c hp th bi mu S hp th trờn mt ct ngang ca phõn t l mt cú th hp th cỏc photon cú hiu qu nht di iu kin l chiu sỏng thp (nh l cỏc t bo pin mt tri cú th gi li c cỏc photoon trờn b mt) nhit phũng, iu ny ph thuc vo din tớch mt ct ngang ca phõn t tip xỳc trc tip vi ỏnh sỏng Nu bn tớnh nú t h s tt mol thỡ hóy hỡnh dung tt c cỏc phõn t chu tỏc dng ca ỏnh sỏng u nm trờn mt mt phng vuụng gúc vi mt phng ỏnh sỏng chiu ti Khu vc no c cỏc phõn t chim gi? Tớnh hp th mol trờn mt ct ngang ca phõn t (2) Phn ng quang húa ó xy trờn hnh tinh ca chỳng ta ch yu l tng hp quang húa, phn ng ny ó chuyn nng lng ỏnh sỏng thnh nng lng húa hc Mt photon cú bc súng 680nm l cn thit sinh phõn t ATP Di cỏc iu kin sinh lý thỡ nng long nhn c l 59kJ/mol ATP Hiu sut ca phn ng quang húa l bao nhiờu? BI GII: -5 A = Cd = 6.10 Po/P =0,999862 õy chớnh l % ca photon tn ti mu, nh vy phn trm photon c dung dch hp th l : Po P = = 1,38.10 hay 0,0138% P Po Po 4 -4 -8 -12 -1 Da vo kt qa cõu ta cú th tớnh c Php th = 1,38.10 10 = 1,38.10 J.s -19 Nng lng ca mi photon l E = 3,86.10 J -12 -19 Vy s photon c hp th bi dung dch mi giõy l: 1,38.10 /3,86.10 = 3,58.10 Hóy hỡnh dung rng, tia laser chiu vo khu vc cú din tớch 1cm ca dung dch phm nhum -7 Chựm tia sỏng i xuyờn qua mt th tớch l V = 1cm 1m = 10 L S phõn t c chiu x s l: 11 N = C.V.NA = 2,409.10 Nu tt c cỏc phõn t u c xp trờn mt mt phng thỡ mi phõn t s chim mt din tớch 11 -12 2 l: S =1/2,409.10 = 4,15.10 cm hay 415nm hp th trờn mt ct ngang ca phõn t l khu vc m ú mt phõn t bt k cú th gi li c ton b photon chiu ti Di cỏc iu kin thớ nghim thỡ ch cú 0,0138% ỏnh sỏng -4 -12 2 chiu ti b hp th bi mt phõn t, nh vy = 1,38.10 4,15.10 = 0,057nm = 5,7 -19 Nng lng ca mt photon cú bc súng 680nm = 2,92.10 J S tng hp quang húa nhn c 59kJ/mol ATP, iu ny dn n: 23 -20 EATP = 59.10 /6,022.10 = 9,80.10 J/phõn t ATP -20 -19 Nh vy hiu sut ca phn ng s l: 9,80.10 /2,92.10 = 0,34 hay 34% OLYMPIC HểA HC QUC T 2004: T nhng nh tiờn phong lnh vc nhn dng cỏc n phõn t ó tin hnh cụng vic t u thp k 90 ca th k trc thỡ lnh vc v vic s dng phng phỏp hin vi phỏt hin cỏc n phõn t ó c khỏm phỏ v nú nm trung gian gia húa hc v vt lý Ta s kho sỏt vi phm nhum cacboxianin 1-1-didodexyl-3,3,3,3-tetrametylindo-cacboxianin peclorat (dilC12) Trong thớ nghim ny, phõn t phm nhum c tri trờn mt b mt mu v c nh v thụng qua cỏc tớn hiu phỏt quang Cu trỳc ca dilC12 c cho di õy: CH3 H3C CH3 H3C C H CH CH N N (CH2)11 (CH2)11 CH3 CH3 ClO41 Xỏc nh phn no phõn t diC12 phỏt quang: a) Vũng benzen b) Mch dodexyl c) nhúm metyl gn nhõn d vũng d) Mch C-N liờn kt vi hai vũng benzen e) Ion peclorat T trng b mt ca mt phõn t thng rt thp Nu mun nhn dng chỳng nh l mt cht phỏt quang di kớnh hin vi Giỏ tr tt nht nhn dng l 10 phõn t/m 10L ca mt dung dch dilC12 metanol c nh xung mt tm thy tinh sch Git ny to thnh mt vũng trũn cú ng kớnh 4mm 2 Tớnh nng mol ca dung dch cn thit nhn c gớa tr 10 phõn t/m (i vi s tớnh toỏn chỳng ta cú th gi s rng s chuyn ca phõn t phm nhum t dung dch n mu b mt s bc hi ca dung mụi l ng th trờn ton b b mt thm t) Mu c chiu x bi tia laser mu xanh He Ne cú bc súng l 543,5nm Nng lng kớch 10 thớch l va cho khu vc c chiu sỏng (ng kớnh 100nm) tip xỳc vi 3.10 photon/s Nng lng kớch thớch cn thit l bao nhiờu? S hp th trờn mt ct ngang l mt thụng s quang trng tớnh toỏn cỏc tớn hiu phỏt quang phỏt n phõn t Nú cú th c xem nh l khu vc hiu lc ca phõn t m nú cú th hp th ton b photon chiu ti nhit phũng, gớa tr ny xp x vi kớch thc ca phõn t phm nhum Mt mu dilC12 c chiu sỏng hp th 2,3.10 photon/s di cỏc iu kin c mụ t trờn Tớnh hp th trờn mt ct ngang ca phõn t dilC12 ( ) Bit rng trờn khu vc cú ng kớnh 100nm thỡ c chiu x mt cỏch ng b Hiu sut phỏt quang lng t (s photon phỏt quang trung bỡnh c sinh t cỏc photon b hp th) l 0,7 i vi dilC12 (7 photon phỏt quang c sinh trờn tng s 10 photon hp th) Hiu sut ca ngun phỏt quang l 20% iu kin thớ nghim ny (bao gm c s lc cho ỏnh sỏng n sc) v hiu sut nhn dng photon ca mỏy dũ phỏt quang cụng ngh cao l 55% (vt qua ngng ca cỏc phõn t phỏt quang) Trung bỡnh cú bao nhiờu photon phỏt quang c dũ thy bi b dũ phỏt quang 10ms nu mt phõn t dilC12 c nh v khu vc chiu sỏng? Hỡnh nh phỏt quang c xõy dng bng cỏch quột tc cao b mt chiu sỏng trờn b mt mu ng kớnh ca im phỏt quang ng vi mt phõn t phm nhum s l bao nhiờu? Chn cõu tr li ỳng a) Mt pixel b) 543,5nm c) 100nm d) 200nm e) Xp x 1m BI GII: 1) Phõn t phỏt quang vựng kh kin s khụng nh c ca cỏc electron trờn h liờn kt , nh vy cõu tr li ỳng l (4) -5 2) Mt vũng vi ng kớnh 4mm bao quanh mt b mt cú din tớch S = r = 1,26.10 m -6 -5 S nguyờn t phm nhum khu vc ny l: 10/(10 ) 1,26.10 = 126.10 Nú c chuyn n b mt bi s bc hi ca 10L dung dch, nh vy nng ca nú phi l: -5 23 -11 -1 (1,26.10 /10 )/(6,022.10 ) = 2,1.10 mol.L -19 3) Vi E = hc/ thỡ nng lng ca mi photon l: E = 3,66.10 J -8 -1 Nh vy nng lng kớch thớch cn thit l: 1,1.10 J.s = 11nW -13 4) Trung bỡnh c cú 10 phõn t/L, nh vy phõn t s chim mt din tớch S = 10 m -9 -15 10 Din tớch ton khu vc chiu x = (50.10 ) = 7,85.10 m nhn c 3.10 photon/s v khu vc 10 -13 -15 11 chim gi bi mt phõn t s nhn c: 3.10 10 /(7,85.10 ) = 3,82.10 photon/s Ch cú 2,3.10 photon c hp th mi giõy nờn khu vc m ú hp th photon s l: -20 2 = 6.10 m hay l 5) Mt phõn t dilC12 hp th 2,3.10 photon/s thỡ nh vy s photon phỏt quang s l 161.10 photon/s Da vo hờu sut dũ thỡ kt qa s l: N = 0,2.0,55.161.10 = 17710 photon dũ c/s Trong khong 10ms thỡ s photon dũ c s l 177 photon 6) Mi im trờn khu vc c chiu x ca mu c tip xỳc vi cựng mt s lng photon/s (chiu sỏng ng b) Mt phõn t m c nh v trung tõm ca im thỡ s nhn c nhiu photon hn l nú bt k mt im no khỏc ca im chiu x Do khu vc chiu x c quột nhanh nờn phõn t s tr nờn cú mu, thi gian cú mu cng nhiu nú bờn khu vc chiu sỏng õy chớnh l lý ti cỏc im phỏt quang ca mt phõn t luụn cú mt kớch thc nh v bng vi khu vc chiu sỏng Nh vy ỏp ỏn ỳng l cõu c OLYMPIC HểA HC QUC T 2005: Electron phc ca st vi hemoglobin cú th c xỏc nh nh mt h m electron di chuyn t nh hp th hai chiu Da vo mụ hỡnh ny thỡ nng lng ca electron s c tớnh bi cụng thc: -34 -31 Vi h = 6,63.10 J.s (hng s Planck), nx v ny l nhng s lng t chớnh; me = 9,11.10 kg l lng ca electron, L l chiu di ca hp th Xõy dng cỏc mc nng lng ch mi quan h gia 17 obitan thp nht Cho phõn t cú cha 26e, xỏc nh s electron ca obitan b chim cú mc nng lng cao nht trng thỏi c bn p dng quy tc Hund cho h ny, cho bit nú l thun t hay nghch t nh sỏng c hp th ch iu kin E = h c tho Nu chiu di L ca hp th hai chiu l 1nm, Hóy tớnh bc súng di nht m ú cú th xy trng thỏi kớch thớch Cho bit c = 3,00.10 m/s BI GII: 1) Ta cú: E1,1 = 2E0 E1,2 = E2,1 = 5E0 E2,2 = 8E0 E1,3 = E3,1 = 10E0 E2,3 = E3,2 = 13E0 E1,4 = E4,1= 17E0 E3,3 = 18E0 E2,4 = E4,2 = 20E0 E3,4 = E4,3 = 25E0 E1,5 = E5,1 = 26E0 2 Vi Eo = h /8mL 2) 4e 3) Nghch t 4) Bc súng di nht ú xy s kớch thớch l E = (25 20)Eo -34 -31 -9 -20 Vi Eo = (6,63.10 )/(8.9,11.10 (1.10 ) ) = 6,02.10 J -19 Nh vy E = (25 20)Eo = 3,01.10 J = 606nm OLYMPIC HểA HC QUC T 2005: Hu ht cỏc nguyờn t bng h thng tun hon u cú nhiu hn ng v Khi lng nguyờn t ca mt nguyờn t c tớnh toỏn da trờn mi quan h v thnh phn ca cỏc ng v Vớ d: 35 37 Khi lng nguyờn t ca clo xp x 35,5 bi vỡ hm lng ca Cl gn gp ln so vi Cl Trong ph lng, thay cho lng phõn t trung bỡnh thỡ ta nhn c pic lng ca cỏc ng v 35 37 12 13 79 81 ( Cl: 75,77%; Cl: 24,23%; C: 98,9%; C: 1,1%; Br: 50,7%; Br: 49,3%) Cỏc ng v rt cú ý ngha vic phõn tớch nh lng bng phng phỏp ph lng 1) cú thi gian trỡ thỡ t l ca cỏc ion M v M + c s dng vic phõn tớch nh lng 2,3,7,8 tetraclo dioxin (2,3,7,8 - TCDD) bng phng phỏp sc ký - ph l t l tiờu chun Tớnh t l lý thuyt ny Chiu cao ca cỏc mnh ng v (cng ) cú th c phỏt hin bng cỏch s dng cụng thc n sau: (a + b) vi a l hm lng tng i ca ng v nh, b l hm lng tng i ca ng v nng v n l s nguyờn t clo cú mt 2) Ion phõn t thng c chn phộp phõn tớch nh lng Cng ca ion phõn t cn c sa li nu tớn hờu b gõy nhiu bi cỏc hp cht khỏc Trong phộp phõn tớch cỏc nguyờn t khụng phi halogen vi lng phõn t l 136 thỡ ion phõn t c chn phộp phõn tớch nh lng Hóy ngh mt biu thc toỏn hc hờu chnh c tớn hiu ca ion phõn t nu cht phõn tớch cú cựng thi gian trỡ nh n - butylbromua BI GII: 1) 0,77 2) Tớn hiu hiu chnh = (m/z 136tớn hiu) - 1,03(m/z 138 tớn hiu) OLYMPIC HểA HC QUC T 2005: Mt s i lng vt lý cú th o c, nu cú th cho kt qa s thỡ cú th dn n sai s Sai s tiờu chun c nh ngha bi biu thc: 2 Vi G l gớa tr riờng ca hng s vt lý o c; l tr trung bỡnh ca G; l gớa tr 2 trung bỡnh ca G Gớa tr tng bỡnh ca v cú th nhn c bng cỏch o lp li nhiu ln thc hin cựng mt phộp o xỏc nh i lng G nh ngha ny cú th ỏp dng c cho c lý thuyt c in v lý thuyt lng t hai vớ d liờn quan n vic xỏc nh lch tiờu chun , mt l da vo tinh cht ca phõn t khớ v hai l s dng hp th mt chiu s c a di õy: = 1) Phõn b tc ca cỏc phõn t khớ nh l mt hm ca nhit cú th c mụ t bi phng trỡnh sau (Phõn b Maxwell - Boltzmann): 3/2 Mv = M F (v) = exp v 2RT RT Vi v l tc ca phõn t, M l lng ca phõn t T l nhit tuyt i v R l hng s khớ Tớnh tc trung bỡnh v lch tiờu chun V hay s phõn b tc ca phõn t O2 300K (O2 = -1 -1 32g/mol, R = 8,31J.K mol ) 2) Gi s mt ht chuyn ng theo phng x c chun húa di dng hm súng: = [(1/ ) exp( x / 2)]1 / x ; Tớnh chuyn dch trung bỡnh v lch tiờu chun x sau x i c mt quóng ng khỏ di 3) Trong c hc lng t, momen ca ht hp th mt chiu cso th c xỏc nh nh sau: ih d p= vi h l hng s Planck Tớnh momen trung bỡnh

v lch tiờu chun p vi tiu phõn dx cú hm súng c mụ t cõu 4) Tớnh bt nh v v trớ v momen ca ht xp vi cỏc d kin ó cho trờn Mt s biu thc tớch phõn: (2n 1) n x exp( ax )dx = x = n +1 n! exp( ax )dx n+1 2a 1/2 n +1 a n +1 vi n = 0,1,2,3 BI GII: 1) Tc trung bỡnh: 3/2 M < v >= vF (v)dv = RT lch tiờu chun V: < v >= vF (v)dv = -1 Mv v dv exp = 2RT * xdx = = lch tiờu chun x: + < x >= * x = 4,45.10 ms M 3/2 Mv 3RT M v dv exp = 2,33.10 ms = M RT 2RT V = 1,87.10 ms 2) To trung bỡnh: + 8RT + x2 dx = x exp + x2 dx = x = x2 exp dx = 3) Momen trung bỡnh: + + h ihxe x / dx = < p dx = i * >= x lch chun p: + 2 h h 2

= 16 x p = h/4 4) xp = h/4 IV OLYMPIC HểA HC CC QUC GIA TRấN TH GIi: OLYMPIC HểA HC ITALY 1999: Trong cỏc cht sau, cht no khụng to liờn kt hydro vi nc: a) NH3 b) HF c) CH3OH d) CH3 CH3 BI GII: cõu d OLYMPIC HểA HC ITALY 1999: Liờn kt to thnh gia hai nguyờn t cú cu hỡnh electron húa tr l 2s 2p s thuc loi liờn kt: a) Ion b) Cng húa tr c) Kim loi d) Cng húa tr khụng phõn cc BI GII: cõu d OLYMPIC HểA HC ITALY 1999: Rutherford ó ch rng mu nguyờn t ca Thomson l sai khớ bn cỏc ht vo lỏ vng mng thỡ: a) Rt nhiu ht i qua lỏ vng b) a s ht b lch i c) Mt s ht b lch i hoc bt tr li d) Mt s ht b chuyn húa thnh nguyờn t heli BI GII: cõu c OLYMPIC HểA HC C 1999 (Vũng 4): 80 1) Ht nhõn Ge cú tớnh cht phúng x v phõn ró cựng vi s gii phúng cỏc tia Ht nhõn no s hỡnh thnh qỳa trỡnh ny? 148 2) Gd l cht phúng x , ht nhõn no s c to thnh? 3) Chỡ cú ng v bn: 204, 206, 207 v 208 Mt s ú l sn phm cui cựng ca mt dóy 235 phõn ró bt u t U Hóy gii thớch ú l ng v no ca chỡ? 4) Trong qỳa trỡnh cõu thỡ cú bao nhiờu phõn ró ? 209 5) Bi t nhiờn ch gm cú ht nhõn Bi Ngi ta bn phỏ nú bng cỏc ht Qỳa tỡnh ny gii phúng hai ntron Hi ht nhõn no ó hỡnh thnh? Nm 1988, tm khn lim Turin ni ting c nghiờn cu bng phng phỏp phúng x cacbon Trong cng phúng x ca mt gam cacbon ly t cỏc c quan sng l 735 phõn ró mt gi thỡ 1g cacbon ly t tm khn lim cho thy hot tớnh l 677 phõn ró mt gi Thi gian bỏn hy 14 ca C l 5570 nm 6) Tớnh tui ca tm khn ú BI GII: 80 1) As 144 2) Sm 207 3) Pb vỡ 235 207 = 28 (7 phõn ró ) 4) phõn ró 211 5) At 6) Khong nm 1327 OLYMPIC HểA HC C 2002: 3+ Cu hỡnh electron trng thỏi c bn ca Al l: 2 a) 1s 2s 2p 3s 3p 2 6 b) 1s 2s 2p 3s 3p 2 c) 1s 2s 2p 2 d) 1s 2s 2p 3s 2 e) 1s 2s 2p 3s BI GII: cõu c OLYMPIC HểA HC C 2002: 232 208 Th90 chuyn húa thnh Pb82 sau mt lot phõn ró anpha v beta Hi cú bao nhiờu phõn ró anpha v beta? Anpha Beta A B C D E 8 BI GII: cõu b OLYMPIC HểA HC C 2002: Phõn t no cú cỏc nguyờn t nm cựng mt mt phng? NH3 XeF4 SF4 ICl4 a 1,2 v b v c v d v e Tt c u ỳng BI GII: cõu d OLYMPIC HểA HC C 2003: Da vo thuyt liờn kt húa tr hóy cho bit s lai hoỏ ca nguyờn t trung tõm phõn t XeF2 a) sp b) sp c) dsp d) d sp e) sp BI GII: cõu c OLYMPIC HểA HC C 2003: Tớnh bc súng ca ỏnh sỏng cn thit cú th phõn ly nguyờn t brom Bit EBr-Br = 193kJ/mol -7 a) 6,19.10 m -30 b) 1,03.10 m -28 c) 1,98.10 m -12 d) 1,93.10 m -8 e) 1,25.10 m BI GII: cõu a OLYMPIC HểA HC C 2003: Nhng phõn t no sau õy cú cc: 1) NH3 2) AsF3 3) CHCl3 4) BeF2 5) SnCl4 a) 1, v b) v c) 2, v d) 2, v e) Tt c BI GII: cõu a OLYMPIC HểA HC C 2004: Nguyờn t no cú bỏn kớnh ln nht? a) As b) Br c) P d) S e) Se BI GII: cõu a OLYMPIC HểA HC C 2004: Trong nhng nm u tiờn ca th k 19 thỡ John Dalton ó lit kờ mt lot cỏc lng nguyờn t Mt s ú l vic xõy dng nguyờn t lng ca amoniac Bng cỏch gi thit lng ca hydro l thỡ ụng cú th tớnh c cụng thc ca amoniac Nhng ụng ó ng nhn rng cụng thc phõn t ca amoniac l NH Vy lng nguyờn t ca amoniac m ụng ó xỏc nh l bao nhiờu? a) b) c) 14 d) 16 e) 42 BI GII: cõu b OLYMPIC HểA HC C 2004: Trong cỏc cht sau thỡ cht no cú nhit sụi nh nht: a) NH3 b) H2O c) C3H8 d) (CH3)2O e) CH4 BI GII: cõu e ... õy l Ca , cht oxi hoỏ yu, ch b kh dui tỏc dng ca dũng in (in phõn CaCl2 núng chy) II OLYMPIC HểA HC QUC T: OLYMPIC HểA HC QUC T 1996: Nm 1908 Rutherford, cựng vi H Geiger o tc bc x ht (x) bng... Ra cho di õy (ghi trờn mi tờn l chu k bỏn hu, ghi di mi tờn l kiu phõn ró) Ra > 1500 nam Rn RaD 3,83 27,1 nam RaA RaE 3,05ph RaB 26,8ph 138 Po Pb (RaA RaE l cỏc sn phm trung gian ca s phõn... thỏp tam giỏc 5: N O S O N O S C N O N O S C N O C + N III BI TP CHUN B CHO CC K THI OLYMPIC HểA HC QUC T: OLYMPIC HểA HC QUC T 1998: Cỏc khớ him ó tng c ngh l hon ton tr v hon ton khụng cú kh