第二章答案.docx
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第二章答案
。
发现：
在用户组与组价电子数
VB元素。
附录A中的数据：
周期表
解决方案：
通过定义和/或通过考试的附录
B，IIIB族元素有3个价电子，而VB族元素有5个价电子。
2。
发现：
那是元素的电子组态
系列中的Si，Ge，接下来呢？
附录A中的数据：
周期表
解决方法：
周期表的检查表明，Si
和通用电气都是IVB族元素。
如例问题2.2-1所示，有一个价电子结构的形式xs2xp2当x=3和x=4的锗硅。
本系列的下IVB族元素Sn与电子组态（从周期表）的1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p2[]。
请注意，锡价电子结构也与x=5的形式xs2xp2。
点评：
他们的价电子的相似性
结构表明，Sn应该显示属性类似的Si和Ge。
这是真的在一个有限的温度范围内，但也有其他因素（将在下一章中讨论），解释为什么锡也有一些特性不同于其它两个元素。
3。
发现：
应钙和锌具有类似的特性？
附录A中的数据：
周期表
解决方法：
周期表中显示，CA检查
具有电子组态[1s22s22p63s23p64s2]Zn具有配置[1s22s22p63s23p63d104S2]。
由于两个元素有两个价电子（4S2）我们应该期望这些元素来显示相似的一些性质。
点评：
虽然锌和钙具有相似的价电子
配置，他们还有其他的结构上的差异，在不同的性能结果。
4。
发现：
建议一些后果的电子能量不被量化。
解决方案：
虽然有很多可能的答案
的问题，更重要的结果之一可能是元素的周期性排列的崩溃。
元素周期表是能量量子化的存在。
如果能量量子化并不存在，我们就会失去理解和预测的基础上的价电子结构性质的能力。
5。
发现：
有多少个电子，质子和中子，Cu？
数据：
从附录A，Cu原子序数为29，原子的质量是63.54克/摩尔。
解决方案：
铜有29个电子和29个质子，每个质子重约1克/摩尔。
原子质量的平衡是由中子。
点评：
元素可以有不同的质量，从具有不同数量的中子。
他们被称为同位素。
6。
发现：
C的电子结构是什么？
数据：
从附录A，C原子数
解决方法：
碳能同等强度的4的共价键。
只是想一些碳氢化合物，你知道的，如甲烷，甲烷。
四H键到一个中央C的结合可能是1s22s22p2，再从附录A中所发生的行为称为杂交。
在2s和2p水平四电子杂交，给四个电子等粘结强度的能力。
债券是尽可能的分开的空间（四面体键角）。
7。
发现：
描述的理想环境稳定性的“金标准”。
假设你想要的标准的临界性质是不变的时间
解决方案：
黄金是一个纯金属状态是一些金属氧化物热力学更表比。
因此，黄金不会氧化。
如果是这样，那么它可能获得或暴露于空气中的时间减肥。
点评：
这就是为什么金在性质上是掘金队，发现而，例如，铁和铝的氧化物或硫化物被发现。
8。
发现：
纯净水的存在可以在1度？
解决方案：
是的，如果系统压力升高
一个以上的大气，水可以存在在1度。
点评：
由于我们大部分的日常经验发生在（或
附近）大气压力，我们倾向于忘记压力作为一种重要的系统变量。
有，然而，许多重要的工程过。
9。
发现：
在流量变化时加热10oC糖蜜
在25oC。
鉴于：
活化能，Q，阿伦尼乌斯过程
50KJ/摩尔。
数据：
R=8.314J/mol-k，K=OC+273
假设：
在温度T的流量是由
F（t）=foexp（-Q/RT）
解决方案：
在任何两个流量之比
温度是：
F（T1）=foexp（Q/RT1）＝exp（Q/R（1/有效/T2））
F（T2）foexp（Q/RT2）
F（25C）=exp（-50000j／mol/8.134j/mol-k）（1/1/283K下））=2.91
F（10oC）
对151结果几乎一个因素在糖蜜的流量增加三，温度升高。
10。
发现：
在聚合时温度变化率
增加10oC。
鉴于：
活化能，Q，阿伦尼乌斯过程
80KJ/摩尔。
数据：
R=8.314J/mole-k，K=OC+273
假设：
在温度T的聚合速率是
P（t）=poexp（-Q/RT）
解决方案：
在任何两个聚合速率的比值
温度是：
P（T1）=poexp（Q/RT1）＝exp（Q/R（1／T1－1／2））
P（T2）poexp（Q/RT2）
P（T1）＝exp[Q/R（（T2-T1）/T1T2））]＝exp[Q/R（T/T1T2）]
P（T2）
这种形式的表达，表明该问题不能与信息解决。
T的知识是不足够的。
我们还必须知道两个温度。
点评：
当温度升高10oC至
℃，由一个因子3.19的速率增加。
相反，从40到50oC的结果是在2.59的速率的增加，温度升高。
这个例子说明，一个固定的温度变化对反应速率如果平均温度低影响较大的一般结果。
11。
发现：
为什么高质量的电子电缆的两端或触点镀金？
解决方案：
你不想连接的电阻随时间的增加。
氧化物通常是良好的绝缘体。
从工作点铁锈和氧化钢阻止他们。
例如，汽车，需要经常改变。
点评：
在一些电子设备中的一个轻微的阻抗增加由于氧化物的形成会导致电路的灾难性的失败，破坏了许多组件。
12。
发现：
人类将铝能力的解释
氧化铝。
鉴于：
氧化物比纯铝低能量状态。
解决方案：
热力学描述的方向
自发的变化。
那是，球滚下山和Al将Al2O3动力学是有利的，如果没有其他因素作用于系统。
我们知道，然而，一个球可以移动上坡如果能源供给系统（即，如果它是上坡）。
此外，它可以保持在一个较高的海拔有活化tion障碍与能量最低的位置相关的回报。
类似的逻辑也适用于减少Al2O32Al+1.5o2。
如果个人用品（热）能量，可以使金属从矿石中提取，将保持在一个亚稳态。
然而，金属将返回到其更稳定的氧化物在稍后的时间，如果条件允许的情况下。
13。
查找：
初级债券的特性。
解决方案：
在一个表的形式提供。
|主||粘接|如果共享|
|债券|原子的电子发生是|
|类型|通常共享或局部或|
||参与|转移|离域|
|离子electroneg。
|转移|---------|
||正电|||
享|本地化的电负性|
||（通常瓦特NVE>3）||分享|
|金属带正电|共享|非局域|
||（通常瓦特NVE3）||分享|
14。
在每一个系列的化合物查找：
主键类型。
资料：
电负性和价电子数
在附录A中的每个元素可以从周期表的方式获得
元素电负性|号的价电子
假设：
百分比离子特性的债券是一个
功能的差异在电负面的元素（见附录A转换表）。
在金属的平均价电子数一般3。
在共价固体的平均价电子数一般为3。
解决方案：
•O2，EN=0，因此，债券是不是离子。
由于O是
电负性元素的平均价电子数是6，我们预测共价键。
•氟化钠，EN=EN（F）-EN（NA）=3.98-0.93=3.05。
这EN
对应于一个键是约90％的离子。
磷化铟，EN=EN（P）-EN（IN）=2.19-1.78=0.41。
由于这
债券只有约4％的离子，我们必须深入研究，NVE的平均电子数。
由于NVE=（3〜5）/2=4，我们预测，债券将是共价。
•GE，EN=0，这样是不是离子债券。
葛既不是
强烈的正电或负电性的，但它确实有NVE=4。
因此，我们预测共价键。
•镁，EN=0，这样是不是离子债券。
Mg是电
NVE=2的积极因素。
这将有金属键。
氟化钙，EN=EN（F）-EN（CA）=3.98-1.0=2.98。
这EN
对应的债券，这是个近似89％的离子。
•碳化硅，EN=EN（C）-EN（SI）=2.55-1.90=0.65。
由于这
对应的债券，这只是10％离子膜，我们必须考虑NVE。
平均价电子数为（4）/2=4这样的债券，预计将共价。
·（CH2），EN=2.55-2.20=0.35，所以键是没有离子。
虽然在该化合物的平均NVE（41）/2=2.5时，债券预测是共价的，因为H是一个确认异常的趋势，和已知的有利于形成共价键。
•氧化镁，EN=EN9O）-EN（MG）=3.44-1.31=2.1317。
查找：
定义的电离势和电子
亲和力。
解决方案：
电离势是所需要的能量
移除一个电子从一个孤立的中性原子。
中性点电负性原子获得电子时释放的能量是其电子亲和势。
评论：
这些变量的意义是，
的电离电势的电子亲和力的区别是，必须采取措施来建立一个对隔离的一价离子的量的工作。
这个量是很重要的，在测定总键能在离子键。
18。
查找：
之所以共价键被限制电
消极因素。
假设：
在粘接过程中，原子寻求获得一个充满
价电子层。
解决方案：
电负性元素通常有近
填充价炮弹，并寻求一些额外的电子。
如果正电原子的附近，它们可以传输电子的电负性原子和离子键的形成。
但是，如果只带负电的原子存在，那么只有这样，他们都能够获得额外的电子共享它们。
这是一个共价键的定义。
评论：
氢也可以形成共价键
19。
查找：
是的Si-O键共价吗？
鉴于：
O和Si形成共价键
与其它的Si原子形成共价键。
数据：
从附录B：
EN（SI）=1.90，EN（O）=3.44。
假设：
％离子特性的债券
附录A的表中所给出的
解决方案：
这是不可能形成离子键中的任何纯
元件自会有在EN的值相同的原子没有差别。
然而，在由Si-O的情况下，在电负性为1.54的差。
这对应于一个键是约45％的离子和55％的共价。
评论：
这种类型的初级债券通常被描述为
的混合离子/共价键。
20。
查找：
离子固体是良好的电导体吗？
假设：
高导电性的需要
移动的载流子的密度的。
解决方案：
在离子晶体通常很少，如果有的话，
自由电子。
运动电荷传输需要比较大的离子比电子的运动，这是一个比较困难的过程。
但是，如果一个离子固体有较高的电子密度或流动性极大离子，那么这将是一个良好的电导体。
评论：
我们会找到一些例子材料
这些特性在第10章。
21。
查找：
P 数据：
公式2.4-7状态：
FAFR=0=A'/XP-B'/XQ。
解决方案：
该公式描述的竞争力
一个共价键中的吸引力和排斥力。
由于斥力被称为小的间隔距离（X0）占据主导地位，我们需要
B'/XQ>>A'/XP为x0。
这是相当于需要XQ<对。
22。
查找的信息类型的键能
曲线。
解决方案：
深度的键能曲线描述
强度的键（即键能），并还提供了有关下列内容的信息的蒸发温度，因为它是一个必须提供移动一个无限的分离距离的原子的能量的量的指示。
该键能是一个最小的x的值对应的平衡分离距离。
然而，它是不可能获得有关下列内容的信息的主键类型从键能曲线的一般形状。
23。
查找：
材料图。
2.5-1具有更高的熔化温度。
已知：
材料的斜率为零的力量是大于B的
解：
分离热的原子或分子的容易程度是易于分离原子与力相似。
因此，A具有更高的熔化温度比不B.
24。
查找：
第x和熔融温度之间的关系。
数据：
第x个（铝）=25×10-6C-1和第x个（SiC）的=4.3×10-6C-1。
假设：
熔化温度有关的深度
债券的能量曲线，及热膨胀系数相关的不对称性的曲线。
解决方案：
由于“深”能源井往往更
对称的，具有高熔融温度下的材料往往具有低的膨胀系数。
因此，我们预期碳化硅有一个更高的Tm比Al。
评论：
这一预测与实验结果是一致的-
TM（SIC）=2700C和Tm（铝）=660C。
25。
查找刚度和热膨胀之间的关系。
假设：
刚度相关的曲率（第二
衍生物）的键能在其最小的曲线和膨胀系数相关的不对称的曲线。
解决方案：
键能急剧弯曲的曲线，
第二个大的衍生产品和高刚度。
然而，这样的曲线也将是相对对称的，所以它们将显示出低的热膨胀系数。
为了获得具有高膨胀系数的刚性材料，这将需要一个紧紧地弯曲，但非对称形状。
此组合是很难实现的。
26。
查找：
模量的相似性说明
氧化物陶瓷。
解决方案：
弹性模量的属性之一
可确定从键能曲线。
如果几种材料具有类似债券的特征特性，那么我们就应该想到这些材料显示类似的模值。
这是与许多氧化物陶瓷和其它离子的固体的情况下。
27。
查找：
估计氧化物和聚合物的相对偏差
眼镜。
假设：
E（氧化物）=10E（聚合物）
数据：
挠度是成反比的模量
（刚度）。
解决方案：
该材料具有较高的模量将
偏转在相同负载下的少。
因此，塑料将显示尽可能多的偏转作为氧化物的10倍。
28。
查找：
素描债券曲线第x<0的材料。
解决方案：
素描
评论：
键能曲线陡峭的右侧
所述，而不是左侧。
这意味着作为能量（温度）增大的一定的能量的线段的中点向左移。
29。
查找：
计算的原子的分离的纯钛及铜在625*C。
GIVEN：
原子分离，在室温下（25*C）为Ti是2.94A和热膨胀系数为9×10-6/*C。
数据：
铜原子分离为1.28AX2=2.56按附录C中铜的热膨胀系数为17×10-6/*C，根据表2.5-1。
解决方案：
的原子间距钛，在625*C是：
2.94A600*C×（9×10-6/*C）=2.940.0054A=2.9454A.
同样地，在625的Cu的原子间距*C是：
2.56A600*C×（17×10-6/*C）=2.940.0102A=2.57A.
评论：
有一个问题，在这个问题上的重要数字。
在25*C原子间距只有2位小数。
中的原子间距，如果需要更好地在计算结果的精度。
需要更好的精度。
对应的债券，这是68％的离子。
•EN=EN（O），氧化钙，EN（CA）=3.44-1.0=2.44
对应的债券，这是77％的离子。
评论：
所有这些预测与实验结果是一致的。
15。
查找：
显示在C.八隅体规则
DATA：
碳形成四个相等的债券。
示意图：
是甲烷，只是作为一个例子：
解决方案：
8点代表的电子：
4来自中央碳和1从各4个氢。
电子被本地化原子之间的共享的电子。
16。
查找：
库仑力的特征。
数据：
发（x）是方程2.4-1勾勒
图2.4-2
（一）。
解决方法：
库仑力成反比
的平方的电荷中心之间的间隔距离。
平方反比定律的另一个熟悉的例子是在重力的作用。
此表格的函数具有没有局部最大值或最小值，因为方程2.4-1的衍生物有一个非平凡的值，其值是等于零，并且会发生的最大的值作为x接近无穷大（在图2.4-2通过的符号约定
（一））。
30。
查找：
用于测量的杨氏模量和在实验室中的热膨胀系数的方法。
解决方案：
杨氏模量涉及的刚度或
偏转的材料造成的挠曲的力或负载的大小。
的弹性模量的材料，可以采用的方法之一上面，即，通过测量的悬臂梁的偏转或控制棒加载的轴向长度的变化。
热膨胀系数的测定，通过观察从温度变化（见公式2.5-4）所得的试样的长度变化。
31。
查找：
氟化钙离子可换股票据
已知：
R（CA）=0.197nm，R（钙）=0.106nm，R（F）=0.06nm，
R（F-）=0.133nm
资料：
R/R表2.6-1各种中枢神经系统的范围。
解决方案：
由于这是离子型化合物的使用
R（钙）/R（F-）=0.106nm/0.133nm=0.797
从表2.6-1中，这对应于CN（钙）=8。
由于阴离子：
阳离子比为2:
1，CN（F-）由下式给出：
CN（F-）=1/2[CN（钙）]=4。
评论：
这一预测与实验结果是一致的。
32。
查找：
中枢神经系统的氧化镍，硫化锌，碘化铯阳离子。
参数：
半径在附录BR（镍）=0.078，R（O2-）=0.132，
R（锌）=0.083，R（S2-）=0.174，R（CS）=0.165，R（I-）=0.220
假设：
在所有这三个化合物的离子键。
这
可以检查调查EN值。
解决方案：
对于NiO的：
R（镍）/R（O2-）=0.105/0.132=0.795，
从表2.6-1中，我们发现CN（镍）=6。
的ZnS：
R（锌）/R（S2-）=0.083/0.174=0.477，因此，从表2.6-1中，我们发现CN（锌）=6。
对于CSI：
R（CS）/R（I）=0.165/0.220=0.750，因此，从表2.6-1中，我们发现CN（CS）=8。
33。
FIND：
甲烷和如在图中画出的结构。
2.6-5。
示意图：
甲烷是一种共价键合材料。
解决方案：
评论：
在甲烷C为中心的多维数据集和H都集中在合适的角隅。
键角分别为109.5*和债券的长度都是相同的。
在酮C位于等边三角形内。
基本上是平面的，相隔120*O双键和其他两个单键。
34。
查找：
债券种类和密度之间的关系。
解决方案：
密度依赖的质量和半径
原子在固体上的效率的原子一起包装。
后面的因素是通过影响债券型函数的配位数。
金属通常具有较高的中枢神经系统，通常为8个或12个。
离子晶体通常有CNS范围从3至8。
共价性固体通常具有的CN取值范围从2至4。
因此，如果所有其他因素是大致相等的，共价键的固体将显示最低的密度和金属将有最高的密度。
评论：
共价固体CN=8-NVE，NVE4。
这
组合意味着CN（共价键）4。
35。
查找：
当你用r/RCN共价预测
复合？
解决方案：
由于是由共价化合物CN
8-NVE的规则，从来没有使用过的R/R规则来预测CN共价化合物。
36。
查找：
CN纯锗。
鉴于：
GE是一组IV形成共价键的化合物。
解决方案：
在共价化合物CN=8-NVE。
集团IV戈
NVE=4。
因此，CN（GE）=8-4=4。
点评：
这一预测与实验结果是一致的。
37。
查找：
CN=4的半径范围。
假设：
假设离子键
草图：
解决方法：
适当的数字上面勾画
表2.6-1。
最低R/R比被发现在左侧使用草图。
对于这个几何：
RR=3/2[的阴离子触摸阳离子沿1/2
体对角线]
RR=2[阴离子相互接触，沿
面对角线]
将第一个方程的第二得出
（RR）/2R=3/22
或
转/R=（3/2）-1=0.225
的最大转/R为CN=4中的最小值
CN=6。
使用在正确的几何形状：
（R）=/2
和
（RR）=2/2
将第一个方程的第二得出：
转/R=（2/2）-1=0.414
因此，CN=4的半径比的范围是
0.225（R/R）<0.414。
38。
查找：
离子键的特性。
鉴于：
A2B化合物R（A）=0.12nm，R（B）=0.15nm，R（B）=0.14nm
解决方案：
A.阴离子一般都大于他们的中性
同行因为电子增加电子-电子相互排斥和减少核电荷数的相对大小。
因此，R（A-）>R（A）。
使用的倒数参数，我们预测：
R（B） B.如果化合物是离子型的，我们必须使用一个R/R比
以预测的小离子（在此情况下，阴离子）的CN。
R（A-）/R（B）=0.13/0.14=0.929
从表2.6-1中，这意味着CN（A-）=8。
自
阴离子：
阳离子比为2:
1，阳离子的配位数预测为CN（B）=2[CN（A）]=16。
CN的16个，但是是不可能的。
因此，最可能的值是CN（B）=12和CN（A-）=6。
回想一下，较低的CN值总是可能的，但通常是不积极有利的。
39。
查找：
原子的相对大小，如果CN（A）=CN（B）=12。
解决方案：
所有原子/离子的配位数为12
的化合物中所表明的，所有的
原子/离子是相同的大小。
即r/R=1。
40。
查找：
Si和C的债券特
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