4.2: Іспит 2

Завдання 1 (17 БАЛІВ)

a Використовуйте той факт, що$\mathrm{SeOF}_2$ є тригональною пірамідальною, щоб написати структуру точок Льюїса, включаючи одинокі пари, для$\mathrm{SeOF}_2$. (3 бали)

б Нижче наведено креслення двох різних амінокислот, метіоніну та лізину, без жодних одиноких пар, намальованих.

Назвіть геометрію VSEPR навколо наступних центральних атомів:

I.Сірка в метіоніні (2 бали)

II.Обведений вуглець у лізину. (2 бали)

III. Який з цих кутів менше? Поясніть, чому чи чому ні в ОДНОМУ реченні. (2 бали)

$$\mathrm{CH}_2-\mathrm{S}-\mathrm{CH}_2 \quad \mathrm{OR} \quad \mathrm{CH}_2-\mathrm{CH}_2-\mathrm{CH}_2 \nonumber$$

c Нижче наведена одна структура для молекули$\left[\mathrm{CH}_6 \mathrm{~N}_3\right]^{+}$

i. є три інші резонансні структури для цієї молекули; які вони? (6 балів)

II. Структура, яку ми дали вам за найменше,$\left[\mathrm{CH}_6 \mathrm{~N}_3\right]^{+}$ сприяє загальному склеюванню молекули (вона найменш стабільна). Чому? (2 бали)

Завдання 2 (23 БАЛИ)

$\mathrm{NaCl}$являє собою з'єднання, яке утворює структуру кам'яної солі (одинична клітина нижче). Радіус$\mathrm{Na}^{+}$ атомів є$1.16 \AA$; радіус$\mathrm{Cl}^{-}$ атомів -$1.67 \AA\left(1 \AA=10^{-10} \mathrm{~m}\right)$.

а Назвіть решітку Браве (тип решітки)$\mathrm{NaCl}$. Що є основою? (2 бали)

б Скільки$\mathrm{Na}^{+}$ іонів знаходиться в одиничній клітині? Скільки$\mathrm{Cl}^{-}$ іонів? (4 бали)

c Визначте близькоупаковане напрямок цієї структури і використовуйте його для обчислення параметра решітки, а. (3 бали)

d Намалюйте (211), [0$\bar{2}$ 1], [301] та (1$\bar{1}$ 0) у полах нижче. Переконайтеся, що позначити, який є. (8 балів)

е Яка з площин частини d знаходиться ближче за відстанню до її еквівалентної площині в сусідній клітині? Покажіть, як ви прийшли до цієї відповіді. (4 бали)

f Використовуючи атомний коефіцієнт упаковки, поясніть, чому кальцій щільніший за калій. (2 бали)

Завдання 3 (18 БАЛІВ)

а. ранжувати наступні міжмолекулярні сили за середньою відносною міцністю: Лондонська дисперсія, водневий зв'язок, диполь-диполь та диполь-індукований диполь. (4 бали)

1. ___________________ (найсильніший)

2. ___________________

3. ___________________

4. ___________________ (найслабший)

У вашому лабораторному кабінеті є чотири наступні молекули в рідкій формі.

б Який має найвищу температуру кипіння? (2 бали)

c Ви робите суміш з двох рідин.

якби ви хотіли, щоб ваша суміш мала найнижчу можливу температуру кипіння, які дві з чотирьох молекул ви б вибрали? (4 бали)

II. Якщо ви хочете, щоб ваша суміш мала найвищу можливу температуру кипіння, які дві з чотирьох молекул ви б вибрали? (4 бали)

d. у вас є два зразки поліетилену, полімеру, виготовленого з ланцюгів вуглецю і водню, як показано нижче. Для одного зразка кожен ланцюг молекул має довжину 50 одиниць, а в наступному зразку кожен ланцюг має довжину 500 одиниць. Який зразок пластику буде міцніше? Чому? (4 бали)

Завдання 4 (21 БАЛ)

а. молекулярні орбіталі двоатомної молекули другого ряду показані на цьому малюнку. Позначте їх кожен як$\sigma, \sigma^*, \pi$, або$\pi^*$ заповнивши надані коробки. ($2 \mathrm{~s}$Атомні орбіталі$2 \mathrm{p}$ та позначені для довідки). (6 балів)

b. коло, якому з наведених нижче цього скелета MO діаграма може відповідати. (2 бали)

$\mathrm{C} - \mathrm{C}$$\mathrm{N} - \mathrm{O}$$\mathrm{H} - \mathrm{F}$

c Оцініть наступні молекули з точки зору стабільності:$\mathrm{Li}_2, \mathrm{Be}_2 \mathrm{~B}_2, \mathrm{C}_2$ Обов'язково показуйте свою роботу (не потрібно показувати діаграми МО). (8 балів)

d Акрилонітрил - це сировинна хімічна речовина, яка використовується для виготовлення «нітрильних» полімерів. На фото нижче представлена його хімічна структура. Що таке гібридизація кругових атомів? (3 бали)

d. дати загальну кількість$\sigma$ зв'язків і загальну кількість$\pi$ зв'язків в акрилонітрилі. (2 бали)

Завдання 5 (21 БАЛ)

а. ультрафіолетове світло відповідає довжинам хвиль від$10-400 \mathrm{~nm}$. Який діапазон діапазонних проміжків відповідає ультрафіолетовому світлу? (3 бали)

б У лабораторії є лише два матеріали для побудови світлодіода: GaAs ($1.42 \mathrm{eV}$заборона в діапазоні$300 \mathrm{~K}$) та$\mathrm{GaN}$ ($3.2 \mathrm{eV}$заборона смуги в$300 \mathrm{~K}$). Що б ви вибрали як УФ-випромінювач? (3 бали)

c. ультрафіолетове світло може пошкодити очі, тому ви вирішите, що для безпеки ваш світлодіод повинен випромінювати і у видимому діапазоні. Ви пам'ятаєте, що ви можете налаштувати зазор смуги, легуючи ваш матеріал. Визначте$\mathrm{x}$ частку GaAs у вашому сплаві таку, яка$\mathrm{GaA} \mathrm{s}_{\mathrm{x}} \mathrm{N}_{1-\mathrm{x}}$ буде випромінювати червоне світло (довжина хвилі$700 \mathrm{~nm}$). Пам'ятайте, що зазор смуги сплаву - це середньозважене значення смугових зазорів його компонентів. (3 бали)

d Якщо ви розмістите$\mathrm{GaAs}_{\mathrm{x}} \mathrm{N}_{1-\mathrm{x}}$ поруч з вашою відповіддю від (B) ваш світлодіод буде випромінювати як ультрафіолетове світло, так і червоне світло. Однак ви помічаєте, що це дійсно тьмяно: ви вирішуєте обдурити це$\mathrm{Mg}$.

i.$\mathrm{n}$ -$\mathrm{Mg}$ або$\mathrm{p}$ -тип лептиці в$\mathrm{GaAs}_{\mathrm{x}} \mathrm{N}_{1-\mathrm{x}}$? (2 бали)

II. Якщо обдурити$1 \mathrm{~g} \mathrm{GaN}$$\mathrm{Mg}$ таким, що$1 \mathrm{Mg}$ атом замінює 1 в кожному$10^6 \mathrm{Ga}$ атомі, скільки додаткових носіїв виробляється? Що це за перевізники? (4 бали)

e Для того, щоб отримати достатню кількість струму$\mathrm{GaAs}_{\mathrm{x}} \mathrm{N}_{1-\mathrm{x}}$ і ваша відповідь від (B) обробка вимагає, щоб ці два були складені. Що повинно бути зверху, щоб гарантувати, що світло не заблоковано? (3 бали)

f Чи очікуєте ви більшу температурну залежність провідності в легованому або нелегованому$\mathrm{GaAsN}$, при помірних температурах? (3 бали)