Фторид калия имеет ионную кристаллическую решетку


Дайте правильный вариант! Ионную кристаллическую решётку имеет: а)алмаз,б)фторид калия,в)оксид углерода,г)сульфид натрия.

1) CO2 (Cтепень окисления углерода +4, кислорода -2)

MgS, без индексов...............

2HgO--->2Hg+O2
1) v(HgO)= m/M= 43,4/ 217= 0.2 моль
2) v(O2)= 1/2*v(HgO)= 0.2/ 2= 0.1 моль
3) m(O2)= v*M=0.1*32=3.2 г

2.
Фторид кальция, сульфид фосфора(III), фосфид натрия, оксид урана(VI), оксид серы(IV).
3. Оксиды металлов: CuO, FeO, MgO (оксид меди(II), оксид железа(II), оксид магния)
Оксиды неметаллов: N2O3, CO, SO3, Cl2O3 (оксид азота(III), оксид углерода(II), оксид серы(VI), оксид хлора(III))

Это химия 8-го класса!)))))))))))

21,5: Энергия решетки кристаллов

Напомним, что реакция металла с неметаллом обычно дает ионное соединение; то есть электроны передаются от металла (восстановитель ) к неметаллу (окислитель ). Ионные соединения обычно представляют собой жесткие, хрупкие кристаллические вещества с плоскими поверхностями, пересекающимися под характерными углами. Их нелегко деформировать, и они плавятся при относительно высоких температурах. \ (\ ce {NaCl} \), например, плавится при 801 ° C.Эти свойства являются результатом регулярного расположения ионов в кристаллической решетке и сильных электростатических сил притяжения между ионами с противоположными зарядами.

Хотя образование ионных пар из изолированных ионов высвобождает большое количество энергии, еще больше энергии выделяется, когда эти ионные пары конденсируются, чтобы сформировать упорядоченный трехмерный массив. В таком расположении каждый катион в решетке окружен более чем одним анионом (обычно четырьмя, шестью или восемью) и наоборот, поэтому он более устойчив, чем система, состоящая из отдельных пар ионов, в которой есть только один катион-анионное взаимодействие в каждой паре.Обратите внимание, что r 0 может различаться для газофазного димера и решетки.

Расчет (ионной) энергии решетки

Энергию решетки почти любого ионного твердого тела можно довольно точно рассчитать с использованием модифицированной формы закона Кулона :

\ [U = - \ dfrac {k′Q_1Q_2} {r_0} \ label {21.5.1} \]

где \ (U \), которое всегда является положительным числом, представляет количество энергии, необходимое для диссоциации 1 моля твердого ионного вещества на газообразные ионы.{−n} (g)} \; \; \; ΔH \ приблизительно U \ label {21.5.2} \]

Как и раньше, Q 1 и Q 2 - это заряды на ионах, а r 0 - межъядерное расстояние. Из уравнения \ (\ ref {21.5.1} \) видно, что энергия решетки напрямую связана с произведением зарядов ионов и обратно пропорциональна межъядерному расстоянию. Значение константы k ′ зависит от конкретного расположения ионов в твердой решетке и их конфигураций валентных электронов.Типичные значения рассчитанных энергий решетки, которые варьируются от 600 до 10 000 кДж / моль, перечислены в таблице \ (\ PageIndex {1} \). Энергия такой величины может иметь решающее значение при определении химического состава элементов.

Таблица \ (\ PageIndex {1} \): Типичные расчетные энергии решетки
Вещество U (кДж / моль)
NaI 682
CaI 2 1971
MgI 2 2293
NaOH 887
Na 2 O 2481
NaNO 3 755
Ca 3 (PO 4 ) 2 10 602
CaCO 3 2804

Источник: данные CRC Handbook of Chemistry and Physics (2004).{2 -}} \) ионы) составляет 3795 кДж / моль.

Поскольку энергия решетки обратно пропорциональна межъядерному расстоянию , она также обратно пропорциональна размеру ионов. Этот эффект проиллюстрирован на рисунке \ (\ PageIndex {1} \), который показывает, что энергия решетки уменьшается для серий LiX, NaX и KX по мере увеличения радиуса X - . Поскольку r 0 в уравнении \ (\ ref {21.5.1} \) является суммой ионных радиусов катиона и аниона ( r 0 = r + + r - ), r 0 увеличивается по мере того, как катион становится больше в ряду, поэтому величина U уменьшается.Аналогичный эффект наблюдается, когда анион становится больше в серии соединений с одним и тем же катионом.

Рисунок \ (\ PageIndex {1} \): График энергии решетки в зависимости от идентичности галогенида для галогенидов лития, натрия и калия

Поскольку ионные радиусы катионов уменьшаются в порядке K + > Na + > Li + для данного галогенид-иона энергия решетки плавно уменьшается от Li + до K + . И наоборот, для данного иона щелочного металла фторидная соль всегда имеет самую высокую энергию решетки, а йодидную соль - самую низкую.

Энергия решетки наиболее высока для веществ с небольшими высокозарядными ионами.

Пример \ (\ PageIndex {1} \)

Расположите GaP, BaS, CaO и RbCl в порядке увеличения энергии решетки.

Дано: четыре соединения

Запрошено: порядок увеличения энергии решетки

Стратегия:

Используя уравнение \ (\ ref {21.5.1} \), предскажите порядок энергий решетки на основе зарядов на ионах.Для соединений с ионами с одинаковым зарядом используйте относительные размеры ионов, чтобы сделать это предсказание.

Решение:

Соединение GaP, которое используется в полупроводниковой электронике, содержит ионы Ga 3 + и P 3-; соединение BaS содержит ионы Ba 2 + и S 2-; соединение CaO содержит ионы Ca 2 + и O 2-; и соединение RbCl содержит ионы Rb + и Cl -.Из уравнения \ (\ ref {21.5.1} \) мы знаем, что энергия решетки прямо пропорциональна произведению зарядов ионов. Следовательно, мы ожидаем, что RbCl с членом (−1) (+ 1) в числителе будет иметь самую низкую энергию решетки, а GaP с (+3) (-

.

8.3 Энергия решетки в ионных твердых телах

Напомним, что реакция металла с неметаллом обычно дает ионное соединение; то есть электроны передаются от металла (восстановитель ) к неметаллу (окислитель ). Ионные соединения обычно представляют собой жесткие, хрупкие кристаллические вещества с плоскими поверхностями, пересекающимися под характерными углами. Их нелегко деформировать, и они плавятся при относительно высоких температурах. \ (\ ce {NaCl} \), например, плавится при 801 ° C.Эти свойства являются результатом регулярного расположения ионов в кристаллической решетке и сильных электростатических сил притяжения между ионами с противоположными зарядами.

Хотя образование ионных пар из изолированных ионов высвобождает большое количество энергии, еще больше энергии выделяется, когда эти ионные пары конденсируются, чтобы сформировать упорядоченный трехмерный массив. В таком расположении каждый катион в решетке окружен более чем одним анионом (обычно четырьмя, шестью или восемью) и наоборот, поэтому он более устойчив, чем система, состоящая из отдельных пар ионов, в которой есть только один катион-анионное взаимодействие в каждой паре.Обратите внимание, что r 0 может различаться для газофазного димера и решетки.

Расчет (ионной) энергии решетки

Энергию решетки почти любого ионного твердого тела можно довольно точно рассчитать с использованием модифицированной формы закона Кулона :

\ [U = - \ dfrac {k′Q_1Q_2} {r_0} \ label {21.5.1} \]

где \ (U \), которое всегда является положительным числом, представляет количество энергии, необходимое для диссоциации 1 моля твердого ионного вещества на газообразные ионы.{−n} (g)} \; \; \; ΔH \ приблизительно U \ label {21.5.2} \]

Как и раньше, Q 1 и Q 2 - это заряды на ионах, а r 0 - межъядерное расстояние. Из уравнения \ (\ ref {21.5.1} \) видно, что энергия решетки напрямую связана с произведением зарядов ионов и обратно пропорциональна межъядерному расстоянию. Значение константы k ′ зависит от конкретного расположения ионов в твердой решетке и их конфигураций валентных электронов.Типичные значения рассчитанных энергий решетки, которые варьируются от 600 до 10 000 кДж / моль, перечислены в таблице \ (\ PageIndex {1} \). Энергия такой величины может иметь решающее значение при определении химического состава элементов.

Таблица \ (\ PageIndex {1} \): Типичные расчетные энергии решетки
Вещество U (кДж / моль)
NaI 682
CaI 2 1971
MgI 2 2293
NaOH 887
Na 2 O 2481
NaNO 3 755
Ca 3 (PO 4 ) 2 10 602
CaCO 3 2804

Источник: данные CRC Handbook of Chemistry and Physics (2004).{2 -}} \) ионы) составляет 3795 кДж / моль.

Поскольку энергия решетки обратно пропорциональна межъядерному расстоянию , она также обратно пропорциональна размеру ионов. Этот эффект проиллюстрирован на рисунке \ (\ PageIndex {1} \), который показывает, что энергия решетки уменьшается для серий LiX, NaX и KX по мере увеличения радиуса X - . Поскольку r 0 в уравнении \ (\ ref {21.5.1} \) является суммой ионных радиусов катиона и аниона ( r 0 = r + + r - ), r 0 увеличивается по мере того, как катион становится больше в ряду, поэтому величина U уменьшается.Аналогичный эффект наблюдается, когда анион становится больше в серии соединений с одним и тем же катионом.

Рисунок \ (\ PageIndex {1} \): График энергии решетки в зависимости от идентичности галогенида для галогенидов лития, натрия и калия

Поскольку ионные радиусы катионов уменьшаются в порядке K + > Na + > Li + для данного галогенид-иона энергия решетки плавно уменьшается от Li + до K + . И наоборот, для данного иона щелочного металла фторидная соль всегда имеет самую высокую энергию решетки, а йодидную соль - самую низкую.

Энергия решетки наиболее высока для веществ с небольшими высокозарядными ионами.

Пример \ (\ PageIndex {1} \)

Расположите GaP, BaS, CaO и RbCl в порядке увеличения энергии решетки.

Дано: четыре соединения

Запрошено: порядок увеличения энергии решетки

Стратегия:

Используя уравнение \ (\ ref {21.5.1} \), предскажите порядок энергий решетки на основе зарядов на ионах.Для соединений с ионами с одинаковым зарядом используйте относительные размеры ионов, чтобы сделать это предсказание.

Решение:

Соединение GaP, которое используется в полупроводниковой электронике, содержит ионы Ga 3 + и P 3-; соединение BaS содержит ионы Ba 2 + и S 2-; соединение CaO содержит ионы Ca 2 + и O 2-; и соединение RbCl содержит ионы Rb + и Cl -.Из уравнения \ (\ ref {21.5.1} \) мы знаем, что энергия решетки прямо пропорциональна произведению зарядов ионов. Следовательно, мы ожидаем, что RbCl с членом (−1) (+ 1) в числителе будет иметь самую низкую энергию решетки, а GaP, с членом (+3) (- 3), самую высокую. Чтобы решить, у BaS или CaO большая энергия решетки, мы должны учитывать относительные размеры ионов, потому что оба соединения содержат +2

.

Кристалл фторида лития (LiF) | ФизикаOpenLab

Фторид лития - неорганическое соединение с химической формулой LiF . Это бесцветное твердое вещество, переходящее в белый цвет при уменьшении размера кристалла. Хотя фторид лития не имеет запаха, он имеет горько-соленый вкус. Его структура аналогична структуре хлорида натрия , но он гораздо менее растворим в воде.
Таким образом, кристаллическая структура фторида лития является гранецентрированной кубической, в которой ионы фтора и лития чередуются с вершинами куба.Подробную информацию о структуре можно найти в посте о хлориде натрия: Кристалл хлорида натрия (NaCl)

Кристалл XRD-образцы

Первым проведенным испытанием было полное сканирование кристалла от 10 ° до 120 ° с использованием нефильтрованного излучения трубки, настроенного на 30 кВ и 50 мкА. Результат показан на графике ниже, на котором присутствуют брэгговские отражения для линий Kα и Kβ меди. Отражения выделены для порядков n = 1 и n = 2.

Для кристаллографического анализа фторида лития мы использовали никелевый фильтр, чтобы получить монохроматическое излучение, соответствующее только линии меди при 0,1542 нм . Мы исследовали кристалл LiF в двух ориентациях, разрешенных нашим транспортиром, соответствующих ориентациям кристалла (200) и (020) . На изображениях ниже показаны схема измерений и полученные пики Брэгга, оба под углом около 45 °.Получение тех же результатов в пределах экспериментальной ошибки показывает, что мы имеем дело с кристаллом кубической структуры .

Поворачивая кристалл вместе с держателем кристалла на 45 ° относительно подвижного плеча, мы искали наличие отражений, соответствующих плоскостям (nn0) , график ниже показывает результат, полученный с пиком Брэгга, соответствующим к самолету (220) .

Порошковая рентгенограмма

Дальнейшие экспериментальные исследования могут быть выполнены с использованием XRD порошков. На изображении ниже показан образец, полученный путем смешивания мелкодисперсного порошка фторида лития с жидким парафином с целью получения густой пасты. Сканирование на дифрактометре позволяет найти три основных пика Брэгга, даже если они имеют ограниченную интенсивность, показанные на графике ниже.

Дифракция на порошке

Снова с образцом мелкодисперсного порошка LiF мы провели тест Лауэ - Дебая, чтобы получить изображение дифракционных конусов на рентгеновской пленке.Полученное изображение, показанное ниже, достаточно четкое и позволяет видеть следы, оставленные дифракционными конусами, соответствующими кристаллографическим плоскостям, уже выделенным другими методами.

«Решение» кристаллической структуры

Из проведенных выше проверок установлено, что кристалл хлорида натрия имеет кубическую структуру. Варианты кубической решетки следующие:

  • Примитивная кубическая
  • Объемно-центрированный кубический (ОЦК)
  • Гранецентрированный кубический (ГЦК)
  • Алмаз (или цинковая обманка)

каждый из них характеризуется специфическим образцом отражений.Мы проверяем, что экспериментально полученные пики Брэгга совместимы со структурой fcc . Между тем для кубического кристалла с постоянной решетки a расстояние d между соседними плоскостями решетки (hkl) вычисляется следующим образом:

Комбинируя условие Брэгга для отражений с вышеприведенным уравнением, мы получаем:

Из чего мы заключаем, что для дифракционных пиков соотношение остается постоянным, и это позволяет проверить тип кубической структуры и определить постоянную решетки a, если длина волны λ рентгеновских лучей известна.Для измеренных брэгговских отражений мы можем составить следующую таблицу, для которой мы выдвинули гипотезу о ГЦК-структуре, используя следующие формулы:

  • λ = 0,1542 нм
  • d = λ / 2senθ
  • a = d x √ (h 2 + k 2 + l 2 )
гкл d (нм) h 2 + k 2 + l 2 √ (h 2 + k 2 + l 2 ) a (нм)
111 38.33 0,2349 3 1,732 0,407
200 45 0.2015 4 2 0,403
220 67,17 0,1394 8 2,828 0,394

Полученные значения и совпадают друг с другом, что свидетельствует о правильности исходных гипотез.Они также близки к правильному значению, которое составляет 0,403 нм .

Если вам понравился этот пост, вы можете поделиться им в социальных сетях Facebook , Twitter или LinkedIn с помощью кнопок ниже. Таким образом, вы можете нам помочь! Спасибо!

Пожертвование

Если вам нравится этот сайт и вы хотите внести свой вклад в развитие деятельности, вы можете сделать пожертвование, спасибо!

Связанные

,

Смотрите также