Kiinteän olomuodon kemiaa

Question 1

Miten kidetyypit jaotellaan?

Answer 1

Kovalenttisen kiteet

Ionikiteet

Metallikiteet

Atomi- ja molekyylikiteet

Question 2

Mitä ovat kovalenttiset kiteet?

Answer 2

Jatkuva rakenne, jossa atomit ovat sitoutuneet kovalenttisin sidoksin

Sidokset ovat suuntautuneita atomien hybridisaation mukaisesti

Pienempi koordinaatioluku kuin ioni- ja metallikiteissä

esim. Timantti, grafiitti, pii, SiO₂ (kvartsi)

Question 3

Mitä ovat ionikiteet?

Answer 3

Sidokset eivät ole suuntautuneista

Rakenne määräytyy ionien varausten ja koon perusteella

Esim. NaCl, CsCl, CaF₂

Question 4

Mitä ovat metallikiteet?

Answer 4

Sidokset eivät ole suuntautuneita.

Kationit säännällisessä’ rakenteessa, jota ympäröi ja pitää koossa vapaat elöektronit

Question 5

Mitä ovat atomi- ja molekyylikiteet?

Answer 5

Rakenteessa yksittäisiä atomeja tai molekyylejä

Voimia: Londonin dispersiovoima, dipoli-dipoli-voima, vetysidokset

>heikkoja>alhaiset sulamispisteet

Question 6

Mitkä ovat A-tyypin rakenteet?

Answer 6

Kiteessä kaikki atomit tai molekyylit ovat samanlaisia

Voidaan olettaa, että ovat molekyylit ovat kovia palloja, joiden halkaisija on d ja lähimmät naapurit ovat etäisyydellä d

Question 7

Miten kiderakennetta kuvataan?

Answer 7

Kiderakenne koostuu

• Kanta
  
  • Toistuva rakenneyksikkö, yksinkertasimmillaan atomi
• Hila
  
  • Toistokaavio, eli pisterakenne, joka osoittaa, miten kanta toistuu rakenteessa
• Alkeiskoppi
  
  • Avaruushilan pienin osa, jota toistamalla hila voidaan tuottaa, mikä vastaa mahdollisimman hyvin kiteen symmetriaa
  • vastaa yhdisteen stoikiometriaa

Question 8

Mikä yksinkertainen kuutiollinen rakenne (sc)?

Answer 8

kukin atomi kontaktissa naapurinsa kanssa

Koordinaatioluku 6

Kukin hilapiste kuuluu 8 alkeiskoppiin

Alkeiskopissa 1 atomi

Alkeiskopin tilavuus d³

Alkeiskopin tilavuudesta käytetty 0,52

KUVA

Question 9

Mikä tilakeskeinen kuutiollinen rakenne (bcc)?

Answer 9

Kukin atomi oon kontaktissa naapurinsa kanssa

Kukin hilapistekuuluu 8 alkeiskoppiin?

Koordinaatioluku on 8

Alkeiskopissa 2 atomia

Alkeiskopin tilavuus on d³

Alkeiskopin tilavuudesta on käytetty 0,68

KUVA

Question 10

Mikä on heksagonaalinen tiivein pakkaus (hcp)?

Answer 10

Heksalieriön sisään jää kolme kantaa toisesta heksalieriöstä

Kukin atomi on kontaktissa 12 naapurinsa kanssa

Koordinaatioluku on 12

Alkeiskopin tilavuudesta on käytetty 0,74

KUVA

Question 11

Mikä on kuutiollinen tiivein pakkaus (ccp/fcc)?

Answer 11

Kukin atomi on kontaktissa 12 naapurin kanssa

Koordinaatioluku on 12

Alkeiskopin tilavuudest aon käytetty 0,74

KUVA

Question 12

Mitä eroja on erilaisissa Bravaishiloissa?

Answer 12

Sidoskulmat:

kuutiollissa rakenteissa kaikki kulmat ovat 90 astetta, kun heksagonaalisessa sidoskulmia ovat 120, 60 ja 90

Question 13

Mitä tarkoitetaan AB_n-rakenteella?

Answer 13

Kiteen kanta koostuu eri aineista esimerkiksi ioneista

Question 14

Miten AB₁ -rakenteita kuvataan?

Answer 14

Suurempi ioni eli anioni muodostaa A-tyypin hilan ja kationit asettuvat hilan koloihin.

Question 15

Minkälaisia koloja on AB₁ -rakenteessa?

Answer 15

Kuutiollisia

Oktaedrisia

Tetraedrisia

Trigonaalisia

Question 16

Miten ionien suhteellinen koko määrää syntyvän rakenteen?

Answer 16

Mitä suurempi kokoero, sitä pienempään koloon kationi mahtuu.

r₊/r_- > 0,7 ► Kuutiollinen kolo sc:ssa

0,4 < r₊/r_- < 0,7 ► Oktaedrinen kolo bcc/fcc:ssa

0,2 < r₊/r_- < 0,4 ► Teraedrinen kolo bcc/fcc:ssa

0,1 < r₊/r_- < 0,7 ►Trigonaalinen kolo

Question 17

Mitä tarkoitetaan kationin ideaalikoolla?

Answer 17

Kun kationi on koloon oikean kokoinen, se on kosketuksissa anionien kanssa ja anionit ovat kosketuksissa toisiinsa

Kationi voi olla ideaalikokoaan suurempi, mutta ei pienempi.

On siis mahdollista, että anionit eivät kosketa toisiaan.

Question 18

Mikä on A_aB_b - rakenteissa koordinaatiolukujen suhde?

Answer 18

a*CN(A) = b*CN(B)

Question 19

Mikä on hilaenergia ja mitä siitä voi päätellä?

Answer 19

Hilaenergia U on se energian muutos reaktiossa, jossa äärettömän kaukana olevat molekyylit tuodaan yhteen järjestäyneeksi kiteeksi.

U on aina negatiivinen, joten reaktiossa vapautuu energiaa.

Hilaenergia kertoo hilan stabiilisuudesta ja siitä voidaan ennustaa termistä stabiilisuutta ja liukoisuutta.

Question 20

Mitä ionien kokoero kertoo kiinteän yhdisteen stabiilisuudesta?

Answer 20

Kun kationi on pieni (ja anioni suuri), kiinteä yhdiste hajoaa helpommin.

Mitä suurempi suhteellinen muutos kationin ja anionin välille syntyy, sitä helpommin yhdiste hajoaa.

Question 21

Mitä ionien kokoero kertoo ioniyhdisteiden liukoisuudesta?

Answer 21

Ionien kokoero suosii yhdisteen liukenemista veteen. Mitä suurempi hilaenergia, sitä niukkaliukoisempi yhdiste on.

Liukenemisentalpia korreloi katioinien ja anionnien hydratoitumisentalpioiden kanssa.

Question 22

Miten hilaenergia määritellään kokeellisesti?

Answer 22

Eiv oida määrittää suoraan, mutta Entalpian muutos on sama reitistä riippumatta. Määritetään Born-Haber-syklillä.

Question 23

Miten hilaenergia määritellään teoreettisesti?

Answer 23

Laskemalla Coulombin energia ja repulsio termi yhteen. Coulombin energiaa laskettaessa tulee tietää kiderakenne.

Question 24

Mikä on repulsiotermi?

Answer 24

Miten suuresti partikkelit hylkivät toisiaan.

E_rep = B/rⁿ

missä B on vakio, r etäisyys?, n Bornin eksponentti (5-12)

Question 25

Mikä on Madelungin vakio?

Answer 25

Madelungin vakio ottaa huomioon ionien kiderakenteen Coulombin energiaa laskettaessa.

Question 26

Mikä on Bornin eksponentti, miten se kasvaa ja miten se vaikuttaa hilaenenrgiaan?

Answer 26

Bornin eksponentti on repulsiotermin eksponenttitekijä. Se on kationin ja anionin keskiarvo. Se kasvaa elektronikuorten kasvaessa.

Mitä suurempi Bornin eksponetti sitä lyhyempi kantama.

Suurempi n, “pienempi” E_rep, suurempi (neg) hilaeneergia U

Question 27

Mikä on Born- Lande yhtälö?

Answer 27

Se etäisyys r₀, jossa hilaenergialla on minimi

Question 28

Mitkä tekijät vaikuttavat hilaenergiaan?

Answer 28

Ionien varaukset

Ionien välinen etäisyys

(mitä pienemmät ionit, sitä suurempi (negatiivisesti) U₀)

Rakenne

Question 29

Millaiset hilat ovat stabiileimpia?

Answer 29

Samankokoset ionit ja 1:1-stoikiometriset hilat.

Question 30

Miten teoreettinen ja kokeellinen hilaenergia poikkeavat toisistaan ja miksi?

Answer 30

Kokeellinen hilaenergia voi olla 4-6 % teoreettista suurempi.

Erot tulevat merkittävimmiksi kovalenttisen luonteen lisääntyessä, kun EN-ero on pienempimpi kuin 1,5