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)