Лабораторный практикум по общей и неорганической химии

жүктеу 0,82 Mb.

бет	24/134
Дата	13.02.2022
өлшемі	0,82 Mb.
	#35921
түрі	Практикум

1 ... 20 21 22 23 24 25 26 27 ... 134

st pl kn

Эффективные радиусы атомов и ионов в соединениях определяют по разности межъядерного расстояния d и известного эффективного ра- диуса одной из частиц. Например, радиус аниона фтора F^-составляет 0,133 нм, а рентгеноструктурным анализом кристалла NaF установлено, что межъядерное расстояние в нём d = 0,231 нм. Следовательно, радиус иона Na⁺ равен 0,098 нм. Эффективные радиусы атомов и ионов зависят также от характерного для данной структуры координационного числа (к.ч.). Так, если при к.ч., равном 8, металлический радиус атома натрия равен 0,160 нм, то при к.ч. 12 он составляет 0,189 нм. Значения метал- лических радиусов (табл. 7) обычно приводят для значений к.ч. = 12 или 8, а ионных – для значений к.ч. = 6.

Таблица 6

Плотность и металлический радиус некоторых металлов

Ме- талл	Тип кристаллической решетки (к.ч.)	Плот- ность, г/см³	Металличе- ский радиус, нм
Au	Кубическая гранецентрированная (12)	19,30	0,146
Ag	Кубическая гранецентрированная (12)	10,50	0,144
Cu	Кубическая гранецентрированная (12)	8,92	0,128
Zn	Гексагональная (12)	7,14	0,138
Al	Кубическая гранецентрированная (12)	2,70	0,143
Mg	Гексагональная (12)	1,74	0,160
Na	Кубическая (8)	0,97	0,190

Плотность металлов. Плотностью называется масса вещества, за- ключенного в единице объема. Обозначается плотность символом . Формула для расчета:  = m/V, где m – масса вещества; V – объем. Еди- ницы измерения плотности: кг/м³, г/см³.

Плотность металлов определяют пикнометрическим методом.

Пикнометром называется стеклянный сосуд с притертой пробкой объемом 10 мл, 25 мл, 50 мл и др. В пикнометр помещают исследуемое вещество в небольшом количестве и заливают до метки пикнометриче- ской жидкостью. В зависимости от вида исследуемого материала (плот- ный или пористый) используют различные пикнометрические жидко- сти: воду, керосин, бензол, спирт и др. При определении плотности ме- таллов обычно используют дистиллированную воду.

По экспериментальному значению плотности можно вычислить атомный радиус металла.

Пример расчета. Вычислить атомный радиус меди, эксперимен- тальное значение плотности которой равно 8,92 г/см³.

Атомная масса меди равна 63,55 г/моль, следовательно, один моль меди, содержащий 6,02·10²³ атомов, занимает объем

63,55 __7,12

8,92
см³

Поскольку в металлах осуществляется плотнейшая упаковка ато- мов, то объем одного атома меди равен

7,12

6,02 10²³

 1,18 10^²³
см³

Атомы принято считать шарообразной формы, следовательно, ори- ентировочное значение радиуса можно вычислить из соотношения:

4R ³

3
 1,18 10
23
см³; Rрасч = 1,4110^⁸
см.

Известно, что медь кристаллизуется в кубической гранецентриро- ванной решетке (рисунок 7), поэтому можно рассчитать более точное значение радиуса.

В одной элементарной ячейке кубической гранецентрированной решетки находится 4 атома (в центре граней ¹/₂·6 = 3 атома и в углах ку- ба ¹/₈·8 = 1 атом). Число элементарных ячеек в одном моле меди, зани-

мающем объем 7,12 см³ (см. выше), равно:

6,02 10²³

4
 1,505
10

23 _.

Объем одной элементарной ячейки равен

7,12

1,505 10 ²³

= 4,73 10^²³ см³

Рис. 7. Схема для расчета атомного радиуса кубической гранецентрированной ячейки

Если ребро куба элементарной ячейки обозначить Х, то, как видно из рисунка 7,

Х² + Х² = (4R)².

Следовательно, ребро куба
Х = 2R ,

а объем элементарной ячейки равен

16R³ .

Определяем металлический радиус меди:

16R³

= 4,73 10^²³

R = 1,28 10^⁸

см = 0,128 нм

Полученное значение металлического радиуса меди совпадает со справочной величиной.

жүктеу 0,82 Mb.

Достарыңызбен бөлісу:

1 ... 20 21 22 23 24 25 26 27 ... 134