Задачи 273 — 282. Для частиц с одинаковым типом гибридизации орбиталей центрального атома изобразите пространственное перекрывание орбиталей с позиции метода валентных связей и объясните изменение величины: а) валентного угла; б) электрического момента диполя.

Задачи 283 — 292. Для частиц, отличающихся друг от друга природой центрального атома, объясните с позиции метода валентных связей геометрическую форму молекул (линейная, плоская, пространственная), изобразив при этом пространственное перекрывание орбиталей.

4. СТРОЕНИЕ КРИСТАЛЛОВ

Пример решения задачи

По приведенным ниже данным определите: 1) в какой сингонии кристаллизуется заданное вещество; 2) формулу заданного химического соединения (число атомов в формуле только целое,

14

Z — число формульных единиц в элементарной ячейке); 3) тип его кристаллов (молекулярные, ковалентные, ионные); 4) характер связи между атомами с большими разностями электроотрицательностей.

Решение. 1) По соотношению между параметрами элементарной ячейки определяем сингонию кристаллов. Равенство углов 90° указывает на три возможные сингонии: ромбическую (a ≠ b ≠ c); тетрагональную (a = b ≠ c); кубическую (a = b = c). Соотношения между линейными параметрами элементарной ячейки указывают на тетрагональную сингонию, так как a = b ≠ c.

2) Для определения формулы химического соединения необходимо рассчитать его молярную массу. Плотность кристаллического вещества связана с его молярной массой и параметрами элементарной ячейки следующей зависимостью:

ρm ZM ,

V NAV

элементарной ячейки в данном случае рассчитывается как объем тетрагональной призмы. Запишем значения параметров элементарной ячейки в см, потому что плотность дана в г/см3.

Подставляем исходные данные в формулу и получаем значение молярной массы:

Наиболее характерные степени окисления атомов калия, хлора и платины равны соответственно +1, –1 и +2 (или +4). Координа-

15

ционное число ионов платины равно 4 или 6, следовательно, по условию задачи возможны три химические формулы:

K2PtCl4 (M = 415,1 г/моль); K4PtCl6 (M = 564,0 г/моль);

K2PtCl6 (M = 486,0 г/моль).

Рассчитанное значение молярной массы с погрешностью 1 % совпадает со значением молярной массы, соответствующей формуле K2PtCl4, следовательно, эта формула и является ответом на второй вопрос задачи.

3)В соответствии с полученной формулой кристаллы заданно-

го вещества состоят из катионов K+ и анионов [PtCl4]2–, т. е. относятся к ионным кристаллам.

4)В соответствии с положением атомов в Периодической системе химических элементов наибольшая разность электроотрицательностей должна быть между атомами калия и хлора и ато-

мами платины и хлора. Связь между атомами калия и хлора, вхо-

дящими в состав ионов [PtCl4]2–, ионная, а связь между атомами платины и хлора в комплексном ионе [PtCl4]2– ковалентная.

ЗАДАЧИ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯ

Задачи 293 — 317. По приведенным ниже данным: 1) определите структурные типы (ОЦК, ГЦК, алмаз) заданных металлов; 2) изобразите элементарные ячейки, укажите координационные числа и координационные многогранники; 3) рассчитайте эффективные атомные радиусы и объясните их соотношение, используя Периодическую систему химических элементов Д.И. Менделеева.

16

Задачи 318 — 342. Используя приведенные ниже параметры, определите, может ли данный металл М, кристаллизующийся в кубической сингонии, быть использован в качестве катализатора, если в структуре катализатора должны присутствовать правильные шестиугольники из атомов металла с межатомным расстоянием 0,27…0,32 нм. Ответ проиллюстрируйте изображением элементарной ячейки и фрагментов кристаллической структуры металла.

17

Задачи 343 — 367. По приведенным ниже данным определите: 1) сингонию, в которой кристаллизуется заданное вещество; 2) формулу заданного химического соединения (число атомов в формуле только целое, Z — число формульных единиц в элементарной ячейке); 3) тип его кристаллов (молекулярные, ковалентные, ионные); 4) вид связи между атомами с большими разностями электроотрицательностей.

18

Окончание

Задачи 368 — 392. По приведенным ниже данным: 1) определите структурный тип (NaCl или CsCl), в котором кристаллизуются заданные вещества; 2) изобразите элементарную ячейку, укажите координационные числа и назовите координационные многогранники катионов и анионов; 3) рассчитайте межионные расстояния и объясните их соотношение, используя Периодическую систему химических элементов Д.И. Менделеева.

19