CHEM 231 - Inorganic Chemistry Lecture 2 - PDF
Document Details
Uploaded by JudiciousFeministArt
United Arab Emirates University
Dr. Mohamed Ahmed
Tags
Summary
These lecture notes cover structures and energetics of metallic and ionic solids, a key topic in inorganic chemistry. The lecture is part of CHEM 231, and presented by Dr. Mohamed Ahmed at the UAE University.
Full Transcript
Machine Translated by Google CHEM 231اﻟﻜﻴﻤﻴﺎء ﻏﻴﺮ اﻟﻌﻀﻮﻳ ﺔ 3.0 ﺘﻤﺪة 1،ﺳﺎﻋ ﺔ ﻣﻌ اﻟﻔﺼﻞ اﻟ ﺴﺎدس ،اﻟﻤﺤﺎﺿﺮة اﻟﻌﺎﺷﺮة...
Machine Translated by Google CHEM 231اﻟﻜﻴﻤﻴﺎء ﻏﻴﺮ اﻟﻌﻀﻮﻳ ﺔ 3.0 ﺘﻤﺪة 1،ﺳﺎﻋ ﺔ ﻣﻌ اﻟﻔﺼﻞ اﻟ ﺴﺎدس ،اﻟﻤﺤﺎﺿﺮة اﻟﻌﺎﺷﺮة د.ﻣﺤﻤﺪ أﺣﻤﺪ ﺘﺤﺪة ﺑﻴ ﺔ اﻟﻤ ﺑﻘ ﺴﻢ اﻟﻜﻴﻤﻴﺎء ،ﺟﺎﻣﻌ ﺔ اﻹﻣﺎرا ت اﻟﻌﺮﺘﺎذ ﻣ ﺴﺎﻋﺪ أﺳ Machine Translated by Google ﺒ ﺔ اﻟﻤﻌﺪﻧﻴ ﺔ واﻷﻳﻮﻧﻴ ﺔ ﻫﻴﺎﻛﻞ وﻃﺎﻗﺎ ت اﻟﻤﻮاد اﻟﺼﻠ 6.1اﻟﻤﻘﺪﻣ ﺔ ﺒﺌ ﺔ اﻟﻜﺮا ت ﺗﻌ6.2 Machine Translated by Google 6.1اﻟﻤﻘﺪﻣ ﺔ ﺑﻠﻮرﻳ ﺔ ذا تﺗﺸﻜﻞ ﻣﻮاد ﺒ ﺔ ﻣﻦ اﻟﺬرا ت أو اﻷﻳﻮﻧﺎ ت و ﺗ ً ﺻﻔﻮﻓﺎ ﻣﺮ ﺒﺎ ت اﻟﻤﻌﺪﻧﻴ ﺔ واﻷﻳﻮﻧﻴ ﺔ ﺘﻠﻚ ﻛﻞ ﻣﻦ اﻟﻤﺮﻛ ﺒ ﺔ،ﺗﻤ ﻓ ﻲ اﻟﺤﺎﻟ ﺔ اﻟﺼﻠ ﺒ ﺔ اﻟﻤﻌﺪﻧﻴ ﺔ ﺗﻤﺎﻣﺎ ﻟﻠﻤﻮاد اﻟﺼﻠ ً ﺑﻬﺎ إﱃ ﺧﺼﺎﺋﺺ ﻣﻤﻴﺰةﺒﻨﺎء اﻟﺨﺎﺻ ﺔ ﺘﻞ اﻟ ﺑﻴﻦ ﻛﺑﻂ ﺘﺮا ﺘﻼﻓﺎ ت ﻓ ﻲ اﻟ ﺗﺆدي اﻻﺧ ﺒﻜﻴ ﺔ. ﻫﻴﺎﻛﻞ ﺷ ﺒﻠﻮرة ،ﻣﻤﺎ ﺑﻄ ﺔ ﻏﻴﺮ ﻣﻮﺿﻌﻴ ﺔ ﻋﲆ ﻛﺎﻣﻞ اﻟ ﺘﺮوﻧﺎ ت اﻟﺮا ﺑﺸﻜﻞ أﺳﺎﺳ ﻲ.ﺗﻜﻮن اﻹﻟﻜﺑﻄ ﺔﺗ ﺴﺎ ﻫﻤﻴ ﺔ واﻷﻳﻮﻧﻴ ﺔ .ﻓ ﻲ اﻟﻤﻌﺎدن،ﺗﻜﻮن اﻟﺮا ﺑﻴﻦ اﻷﻧﻮاعﺗﻴﻜﻴ ﺔ ﺘﺎﺘﻔﺎﻋﻼ ت اﻟﻜﻬﺮوﺳ ﺒ ﺔ ﻣﻦ اﻟ ﺑﻄ ﺔ اﻷﻳﻮﻧﻴ ﺔ ﻓ ﻲ اﻟﺤﺎﻟ ﺔ اﻟﺼﻠ ﺗﻨﺸﺄ اﻟﺮا ﺑﺎﺋ ﻲ اﻟﻌﺎﻟ ﻲ. ﺘﻮﺻﻴﻞ اﻟﻜﻬﺮ ﻳﺆدي إﱃ اﻟ ﺘﻠﻂ :ﻣ ﺴﺎ ﻫﻤﺎ ت ﺑﻊ ﻣﺨ ﺑﻄ ﺔ ذا ت ﻃﺎ ﺒ ﺔ اﻷﻳﻮﻧﻴ ﺔ ﻫ ﻲ ﻋﻮازل.را ﺜﻞ ﻣﻠﺢ اﻟﺼﺨﻮر Cl-in.و Na+اﻟﻤﻮاد اﻟﺼﻠ اﻟﻤﺸﺤﻮﻧ ﺔ )اﻷﻳﻮﻧﺎ ت( ،ﻣ ﺘ ﺴﺎ ﻫﻤﻴ ﺔ ﺑﻄ ﺔ اﻟ ﺘ ﺴﺎ ﻫﻤﻴ ﺔ".واﻟﺮا ﺑﻄ ﺔ "اﻟ أﻳﻮﻧﻴ ﺔ ﻓ ﻲ اﻟﺮا ﺑﺸﻜﻞ أﺳﺎﺳ ﻲ.ﺒﺎ ت اﻷﻳﻮﻧﻴ ﺔ اﻟﺸﺨﺼﻴ ﺔ ﻓ ﻲ اﻟﻤﺮﻛ ﺒﺌ ﺔ اﻟﻜﺮا ت "اﻟﺬرا ت اﻟﻜﺮوﻳ ﺔ" ﺗﻌ6.2 Machine Translated by Google ﺒ ﺔ واﻟ ﺴﺪاﺳﻴ ﺔ ﺒﺌ ﺔ اﻟﻤﻜﻌ ﺘﻌاﻟ ﺘﻐﻄﻴ ﺔ أرﺿﻴ ﺔ اﻟﺼﻨﺪوق ﺜﺮ ﻛﻔﺎءة ﻟ ﺘﻘﺎر ب ،ﻫ ﻲ اﻟﻄﺮﻳﻘ ﺔ اﻷﻛ ﺑﺸﻜﻞ ﻣﺒﺌ ﺔ ﺘﻌ اﻟ ﺘﻢ ﺷﻐﻞ ﺟﺰء ﻣﻦ اﻟﻤ ﺴﺎﺣ ﺔ(. ﺘﺎﺣ ﺔ ﺣﻴ ﺚﻳ ﺜﺮ ﻛﻔﺎءة ﻟﻠﻤ ﺴﺎﺣ ﺔ اﻟﻤ ﺘﺨﺪام اﻷﻛ )اﻻﺳ 74% ﺘ ﺔ ﻛﺮا ت أﺧﺮى ﺑﺴﺗﺼﺎل ﺘﺠﻤﻴﻊ ﻋﲆ ا ﺘ ﻲ ﻻﺗﻘﻊ ﻋﲆ ﺣﻮاف اﻟ ﺗﻜﻮن اﻟﻜﺮا ت اﻟ ﺒﻘ ﺔ. داﺧﻞ ﻧﻔ ﺲ اﻟﻄ ﻣ ﺴﺪس ﺒﺌ ﺔ اﻟﻜﺮا ت "اﻟﺬرا ت اﻟﻜﺮوﻳ ﺔ" ﺗﻌ6.2 Machine Translated by Google ﺑﺸﻜﻞﺜﺎﻧﻴ ﺔ ﺒﻘ ﺔ اﻟ ﺒﺌ ﺔ اﻟﻄ ﺑﻌﺪﺗﻌ ﺒ ﺔ واﻟ ﺴﺪاﺳﻴ ﺔ اﻟﻤﻐﻠﻘ ﺔ ﺒﺌ ﺔ اﻟﻤﻜﻌ ﺘﻌاﻟ ﻣﺤﻜﻢ ،ﺳﻮف ﻧﺸﻐﻞ اﻟﻔﺮاغ اﻵﺧﺮ ﻓﻘﻂ . ﺒﻘ ﺔ ب،ﻳﻘﻊ أﺣﺪ ﻫﺎ ﻓﻮق ﺑﻌﺪ إﺿﺎﻓ ﺔ اﻟﻄﺘﺠﺎوﻳﻒ ﻫﻨﺎك ﻧﻮﻋﺎن ﻣﻦ اﻟ ﺒﻘ ﺔ أ . ﺘﺠﺎوﻳﻒ ﻓ ﻲ اﻟﻄ ﺛ ﺔﺗﻘﻊ ﻓﻮق اﻟ ﺛﻼﺒﻘ ﺔ أ و اﻟﻜﺮة اﻟﺤﻤﺮاء ﻓ ﻲ اﻟﻄ ﺒﻘ ﺔ أ اﻟﻄ ﺒﻘ ﺔ أ ب اﻟﻄ ﺒﻘ ﺔ ABC ﻃ ﺘﻜﺮرة ﺑﺈﻧﺸﺎءﺗﻜﻮﻳﻨﺎ ت ﻣﺒﻘﺎ ت ،ﺳﻨﻘﻮم ABA 3 ABAﻃ اﻟﻤﻜﻮﻧ ﺔ ﻣﻦ ﺒﻘأوﺔ ABA. ABC ﺗﺠﻤﻴﻊ اﻟﻄ ABC ABC ﺑﻌﺪ ﺒﻘ ﺔ أ ب اﻟﻄ ﺒﻘ ﺔ ABA ﻃ ﺒﺌ ﺔ اﻟﻜﺮا ت "اﻟﺬرا ت اﻟﻜﺮوﻳ ﺔ" ﺗﻌ6.2 Machine Translated by Google ﺒﺌ ﺔ اﻟﻤﻐﻠﻘ ﺔ ﻋﲆ ﺷﻜﻞﺳﺪاﺳ ﻲ وﻣﻜﻌ ﺐ ﺘﻌاﻟ اﻟﻤﻐﻠﻘ ﺔ اﻟﻤﻐﻠﻘ ﺔ )(hcp ﺒﺔ ﺳﻴ ﺔ اﻟﻤﻜﻌ ﺴﺪا ﺒﺌ ﺔﺔ اﻟ ﺒﺌ ﺘﻌ ﺘﻌاﻟاﻟ )(ccp ﺘﻮاﻟ ﻲ. ﺒﻴ ﺔ (ccp)،ﻋﲆ اﻟ ﺒﺌ ﺔ اﻟﻀﻴﻘ ﺔ اﻟﻤﻜﻌ ﺘﻌﺒﺌ ﺔ اﻟﻀﻴﻘ ﺔ اﻟ ﺴﺪاﺳﻴ ﺔ )(hcpواﻟ ﺘﻌﺑﺎﻟ ﺒﺌ ﺔ ABABAB...و ABCABC... ﺘﻌﺒﺎ ت اﻟ ﺗﻴﺗ ﺴﻤﻰﺗﺮ o ﺛ ﻲ 12،أو أن ﺗﻼﻣ ﺲ( 12ﻛﺮة أﺧﺮى وﻳﻘﺎل أن ﻟﻬﺎ 12ﺟﺎ ًرا أﻗﺮ ب ،أو أن ﻟﻬﺎ رﻗﻢ إﺣﺪا ﺑـ )oﻓ ﻲ ﻛﻞ ﻣﻨﻬﻤﺎ ،أي ﻛﺮة ﻣﻌﻴﻨ ﺔ ﻣﺤﺎﻃ ﺔ ﺛ ًﻴﺎ. ﻟﻬﺎ 12إﺣﺪا ﺒﺌ ﺔ اﻟﻜﺮا ت "اﻟﺬرا ت اﻟﻜﺮوﻳ ﺔ" ﺗﻌ6.2 Machine Translated by Google ﺒ ﺔ اﻟﺸﻜﻞ اﻟﺨﻠﻴ ﺔ اﻟﻮﺣﺪوﻳ ﺔ:ﺳﺪاﺳﻴ ﺔ اﻟﺸﻜﻞ وﻣﻜﻌ ﺘ ﻲﺗﺤﻤﻞ ﻛﻞ اﻟﻤﻌﻠﻮﻣﺎ ت اﻟﻼزﻣ ﺔ ﺒﻨﻴ ﺔ واﻟ ﺘﻜﺮرة ﻓ ﻲ اﻟ ﺒ ﺔ.ﻓﻬ ﻲ أﺻﻐﺮ وﺣﺪة ﻣ ﻣﻔﻬﻮﻣﺎ أﺳﺎﺳ ًﻴﺎ ﻓ ﻲ ﻛﻴﻤﻴﺎء اﻟﺤﺎﻟ ﺔ اﻟﺼﻠ ً ﺒﺮ اﻟﺨﻠﻴ ﺔ اﻟﻮﺣﺪوﻳ ﺔ ﺘﺗﻌ ﺒ ﺲ ﻓﻴﻪ. ﺑﺸﻜﻞ ﻻ ﻟﺒﻜ ﺔ ﻻ ﻧﻬﺎﺋﻴ ﺔ ﺒﻨﺎء ﺷ ﻟ ccpأو fcc ﺑﻴﻦﺗ ﺴﻠ ﺴﻞﺑ ﺴﻬﻮﻟ ﺔ ﻋﲆ اﻟﻌﻼﻗ ﺔﺘﻌﺮف (fcc).ﻳﻤﻜﻦ اﻟ ﺒ ﺔ ذا ت اﻟﻮﺟﻪ اﻟﻤﺮﻛﺰي ﺒﺌ ﺔ اﻟﻤﻜﻌ ﺘﻌ ﺒ ﺔ اﻟﻤﻐﻠﻘ ﺔ أ ً ﻳﻀﺎ اﻟ ﺒﺌ ﺔ اﻟﻤﻜﻌ ﺘﻌُﻄﻠﻖ ﻋﲆ اﻟ ﻳ ABA.وﻣﻊ ذﻟﻚ ،ﻣﻦ اﻟﺼﻌ ﺐ رؤﻳ ﺔﺗ ﺴﻠ ﺴﻞ ABCABCداﺧﻞ ﺒﻘﺎ ت ﺛﻼ ث ﻃﺘﻜﻮن hcpﻣﻦ أﺟﺰاء ﻣﻦ ﺗABABABوﺧﻠﻴ ﺔ اﻟﻮﺣﺪة ؛ hcp ﺒﻘﺎ ت اﻟﻤﻐﻠﻘ ﺔ ﻟﻴ ﺴ ﺖ ﻣﻮازﻳ ﺔ ﻟﻠﻘﺎﻋﺪة وﻟﻜﻨﻬﺎﺗﻘﻊ ﻋﲆ ﻃﻮل ﻗﻄﺮ ﺟ ﺴﻢ اﻟﻤﻜﻌ ﺐ. ﺧﻠﻴ ﺔ اﻟﻮﺣﺪة ccpﻷن اﻟﻄ ﺑﻲﺗ ﺶﺳ ﻲ إ ﺒﺌ ﺔ اﻟﻜﺮا ت "اﻟﺬرا ت اﻟﻜﺮوﻳ ﺔ" ﺗﻌ6.2 Machine Translated by Google ﺒ ﺔ اﻟﺸﻜﻞ اﻟﺨﻠﻴ ﺔ اﻟﻮﺣﺪوﻳ ﺔ:ﺳﺪاﺳﻴ ﺔ اﻟﺸﻜﻞ وﻣﻜﻌ ﺑﺎﻋ ﻲ اﻟ ﺴﻄﻮح ﺛﻤﺎﻧ ﻲ اﻟ ﺴﻄﻮح ورﺘﻮي اﻟﻬﻴﺎﻛﻞ اﻟﻤﻜﺪﺳ ﺔ ﻋﲆ ﺗﺤ ﺜﻘﻮ ب )اﻟﻤﻮاﻗﻊ(. اﻟ ﺜﻘﻮ ب ﺛﻤﺎﻧ ﻲ اﻟ ﺴﻄﻮح ﻓ ﻲ ﻛﻞ ﻛﺮة ،وﻳﻮﺟﺪ ﺿﻌﻒ ﻋﺪد اﻟﺛﻘ ﺐﻳﻮﺟﺪ ﺛﻤﺎﻧ ﻲ اﻟ ﺴﻄﻮح ﻓ ﻲ ﻣﺠﻤﻮﻋ ﺔ ﻣﻀﻐﻮﻃ ﺔﺜﻘﻮ ب ﺜﻞ اﻟ ﺑﺎﻋﻴ ﺔ اﻟ ﺴﻄﻮح ﻣ ر ﺑﺎﻋﻴ ﺔ اﻟ ﺴﻄﻮح. ﺜﻘﻮ ب ر ﺒﺮ ﻣﻦ اﻟ ﺛﻤﺎﻧ ﻲ اﻟ ﺴﻄﻮح أﻛﺜﻘﻮ ب اﻟ ﺑﺈﺣﻜﺎم . ﺒﺌ ﺔ اﻟﻜﺮا ت "اﻟﺬرا ت اﻟﻜﺮوﻳ ﺔ" ﺗﻌ6.2 Machine Translated by Google وﺟﺪ أن 74%ﻣﻦ ﻫﺬه ﺒ ﺔ اﻟﺸﻜﻞ ﺑ ﺴﻴﻄ ﺔ ﻣﺮﻛﺰﻳ ﺔ اﻟﺠ ﺴﻢ ﻣﻜﻌﺿﺪﺔ ﺒﻴ ﺑ ﺔ :ﻣﺼﻔﻮﻓﺎ ت ﻣﻜﻌ ﺘﻘﺎر ﻏﻴﺮ ﻣ ﺋﻤﺎﺗﻘﺎر ب ﺘﻢ دا ً ﺘﻘﺎر ب .ﻣﻦ ﻧﺎﺣﻴ ﺔ أﺧﺮى ،ﻻﻳ ﺗﻴ ﺐ ﻣ ﺘﺮﺘﺨﺪم ﻛﻤ ﺴﺎﺣ ﺔ ﻓﻌﺎﻟ ﺔ ﻟ اﻟﻤﺼﻔﻮﻓﺎ تﺗ ﺴ ﺒ ﺴﻴﻂ :ﻛﻞ ﻛﺮة ﻟﻬﺎ رﻗﻢ ﻓ ﻲ اﻟﻤﻜﻌ ﺐ اﻟ ﺑ ﺔ. ﺘﻘﺎر ﺒﺎ ت اﻟﻤ ﺗﻴﺘﺮ ﺑﻜﻔﺎءة ﻛﻤﺎ ﻫﻮ اﻟﺤﺎل ﻓ ﻲ اﻟاﻟﻜﺮا ت ﺗﻨ ﺴﻴﻖ 6. ﺑ ﺴﻴﻂﻣﻜﻌ ﺐ ﺒﻌﺾ ﻗﻠﻴ ﻼً ،ﻓﺈن ﻛﺮة أﺧﺮى ﺑﻌﻀﻬﺎ اﻟﺒ ﺔ ﻋﻦ ﺜﻤﺎﻧ ﻲ ﻓ ﻲ اﻟﺨﻠﻴ ﺔ اﻟﻤﻜﻌ إذاﺗﻢ ﻓﺼﻞ اﻟﻜﺮا ت اﻟ ﺗﻴ ﺐ اﻟﻤﻜﻌ ﺐ اﻟﻤﺮﻛﺰي ﻟﻠﺠ ﺴﻢ ﺘﺮﺘﻴﺠ ﺔ ﻫ ﻲ اﻟ ﺘﺤ ﺔ.واﻟﻨ ﺘﺤﺎم داﺧﻞ اﻟﻔ ﺗﻜﻮن ﻗﺎدرة ﻋﲆ اﻻﻟ ﺒﻜ ﺔ اﻟﻤﻜﻌ ﺐ اﻟﻤﺮﻛﺰي ﻫﻮ 8. ﺛﻴﺎ ت ﻟﻜﻞ ﻛﺮة ﻓ ﻲ ﺷ (bcc).رﻗﻢ اﻹﺣﺪا ﻣﻜﻌ ﺐ ﻣﺮﻛﺰ اﻟﺠ ﺴﻢ Machine Translated by Google ﺘﻐﻠﻴﻒ ﺒﺌ ﺔ واﻟ ﺘﻌﺜﺎل ﻋﻤﻠ ﻲ :ﻛﻔﺎءة اﻟ ﻣ ﺒ ﺴﻴﻄ ﺔ) ،أ(ﺗﻮﺟﺪ ﻛﺮة واﺣﺪة ﻟﻜﻞ ﺧﻠﻴ ﺔ وﺣﺪة ،و ) ب(ﻳﺸﻐﻞ ﺣﻮاﻟ ﻲ 52٪ﻣﻦ ﺒ ﺔ اﻟ ﺒﻜ ﺔ اﻟﻤﻜﻌ أﻇﻬﺮ أﻧﻪ ﻓ ﻲ اﻟﺸ ﺣﺠﻢ اﻟﺨﻠﻴ ﺔ اﻟﻮﺣﺪة.