1. Übung

CHE 102.2 Übungen Grundlagen der Chemie, FS 2015
1. Übung: 22/04/15
Besprechung: 27+30/04/15
(10:1512:00)
1) Berechnen Sie mit Hilfe der Slater-Regeln jeweils die Abschirmungskonstante  sowie die
effektive Kernladung Z* für ein Elektron aus den angegebenen Orbitalen.
a) Stickstoff, N: 1s und 2p
b) Niob, Nb:
1s und 4d
2) Ordnen Sie die folgenden Teilchen nach (i) steigendem Radius und (ii) zunehmender erster
Ionisierungsenergie IE für die entsprechenden (Neutral-)Atome.
a) Na, K, Li
b) Li+, Be2+, B3+
c) Br, I, F
d) S2¯, P3¯, Cl¯
3) Die Atomorbitale im Bild:
a)
Geben Sie die Anzahl der winkelabhängigen Knotenflächen sowie die Anzahl der
radialen Knoten für die Orbitale der 1. bis 4. Periode an.
b) Stellen Sie für jede mögliche Nebenquantenzahl der 4. Periode jeweils den radialen
Anteil der Wellenfunktion graphisch dar.
c) Skizzieren Sie das 2s und je ein 3p und 4d Orbital.
4) Festkörper können Salzgitter, metallische Gitter, kovalente Atomgitter oder Molekülgitter
bilden.
a) Welches sind die Kräfte, die die jeweilige Gitterstruktur stabilisieren?
b) Ordnen Sie die folgenden Substanzen einem Gittertyp zu:
Indium, Diamant, Schwefeltrioxid, Essigsäure, Natriumperoxid, Kaliumphosphat
5) Ordnen Sie die folgenden Verbindungen entsprechend ihrer Gitterenergien basierend auf
den beteiligten Ionenladungen und –radien relativ zueinander an:
RbBr, NaBr, RbI, MgSe, Al2O3, MgO und NaF.
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6) Die folgenden kubischen Gittertypen sind gegeben (jeweils eine Elementarzelle sowie für
den CsCl-Typen ebenfalls ein Ausschnitt aus einer Kristallpackung (= mehrere
Elementarzellen nebeneinander))
CsCl-Typ
CsCl: Kristallpackung
ZnS-Typ
ZnS: Elementarzelle
a) Wie groß ist jeweils die Anzahl nächster Nachbarn (= Koordinationszahl) und in
welchem Abstand befinden sich diese (Kantenlänge der Würfel: “a“)?
b) Wie gross ist jeweils die Raumerfüllung (VKugel(n) / VWürfel)? Gehen Sie dabei von sich
berührenden, starren Kugeln gleicher Grösse aus und bestimmen Sie zunächst die
Anzahl Kugeln pro Würfel.
c) CsCl kristallisiert im CsCl-Strukturtyp. Cs+ (174 pm) und Cl (181 pm) Ionen stehen in
Kontakt zueinander; die Anionen berühren sich nicht. Der Radienquotient rCs+ / rCl
beträgt ca. 1. Mit kleineren Kationen als Cs+ rücken die Anionen zusammen bis sie sich
berühren. Nun liegt das Mindestradienverhältnis von 0.732 vor. Wird der Radienquotient < 0.732 so bleiben die Anionen in Kontakt, aber Kation und Anion berühren
sich nicht mehr. Nun würde ein Strukturtyp günstiger, in dem sich Anionen und
Kationen wieder berühren (z.B. NaCl-Strukturtyp). Wie leitet sich der Wert 0.732 her?
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