Pytanie:
Obliczanie teoretycznej gęstości tlenku litu
user52060
2017-09-17 21:50:08 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Próbuję obliczyć gęstość teoretyczną tlenku litu za pomocą następującego wzoru $$ \ rho = \ frac {n ^ {'} \ sum M_c + \ sum M_A} {V_c N_ {AV}} $$ gdzie

$ n ^ {'} $ to liczba jednostek formuły w komórce elementarnej

$ M_c $ to suma mas atomowych wszystkich kationów w komórce elementarnej.

$ M_A $ to suma mas atomowych wszystkich anionów w komórce elementarnej.

$ V_c $ to objętość komórki elementarnej

$ N_ {AV} $ Liczba Avogadro.

Oto, co mam do tej pory: struktura tlenku litu jest podobna do struktury FCC, więc liczba atomów tlenu w tej komórce elementarnej wynosi 8 $ / 8 + 6/2 = 4 $.

Jeśli ogniwo elementarne ma mieć ładunek obojętny elektrycznie, musi mieć łącznie 8 $ anionów litu. Promień jonu tlenu o liczbie koordynacyjnej 8 wynosi około 128 $ pm, a litu o liczbie koordynacyjnej z 4 to około 73 $ pm

Ponieważ struktura kryształu jest sześcienna, objętość wynosi $ a ^ 3 $, ale musimy zapisać $ a $ jako promień jonów litu i tlenu.

Ze struktury w Możemy wywnioskować, że $ a = 2 \ sqrt {2} (r + R) $ (ponieważ jony litu i tlenu stykają się wzdłuż przekątnej kwadratu).

Masa atomowa tlenu wynosi 16 $ g / mol, a masa atomowa litu wynosi 6,491 $ g / mol

$$ \ rho = \ frac {4 \ times 16 + 8 \ times 6,491} {16 \ sqrt {2} (73 \ times10 ^ {- 10} +128 \ times10 ^ {- 10}) ^ 3 \ (6,022 \ times 10 ^ {23})} = 1,05 \ text {g / cm} ^ 3 $$

teoretyczna gęstość jest jednak bliższa 2 $, czy czegoś mi brakuje?

Nie jestem pewien co do twojej relacji $ a = 2 \ sqrt {2} (r + R) $. Jeśli sprawdzisz strukturę komórki elementarnej antyfluorytu, podejrzewam, że powinna to być $ r + R = \ sqrt {3} a / 4 $. Doprowadziłoby to do współczynnika korygującego $ [2 \ sqrt {2} / (4 / \ sqrt {3})] ^ 3 $ i końcowej gęstości $ \ pu {1,929 g cm-3} $. Z przyjemnością opublikuję to jako odpowiedź nieco później.
Ciekawe, jak wpadłeś na tę relację? Chciałbym zobaczyć rysunek, jeśli możesz. Dzięki!
Witamy w ChemistrySE! Zapraszam do [zwiedzania] tej strony.
Przy okazji, jeśli chcesz, aby Twoje konta zostały połączone, skorzystaj z [tego linku] (https://chemistry.stackexchange.com/contact) i wybierz „Muszę scalić profile użytkowników” z listy rozwijanej. @adam
Jeden odpowiedź:
orthocresol
2017-09-17 23:26:55 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Oto komórka elementarna $ \ ce {Li2O} $, która przyjmuje strukturę antyfluorytu. Obraz zaczerpnięto z tej strony internetowej; technicznie pokazuje strukturę fluorytu, ale to nie ma znaczenia.

diagram of fluorite/antifluorite unit cell

Kontakty kationowo-anionowe występują wzdłuż przekątnej sześcianu (czarna przerywana linia). Zgodnie z twierdzeniem Pitagorasa długość czarnej przerywanej linii wynosi $ a \ sqrt {3} / 2 $, jak wskazałem na schemacie. Suma promieni jonowych to połowa długości tej linii, więc

$$ r + R = \ frac {a \ sqrt {3}} {4} $$

Korzystając z tego otrzymałem gęstość o wartości $ \ pu {1,929 g cm-3} $. Dla porównania Wikipedia podaje gęstość $ \ pu {2,013 g cm-3} $. Nawiasem mówiąc, jeśli chodzi o ostateczne równanie, dobrym pomysłem jest pozostawienie jednostek. Na początku byłem dość zdezorientowany, dlaczego używasz 10 $ ^ {- 10} $ zamiast 10 $ ^ {- 12} $, dopóki nie zdałem sobie z tego sprawy miał być w centymetrach.

Bardzo dobra reprezentacja geometrii komórki elementarnej. Trudno zobaczyć te relacje
Minęło zbyt dużo czasu, odkąd studiowałem takie rzeczy, ale tę strukturę można zredukować do przypominającej diament tetragonalnej komórki z kationem pośrodku, prawda? Czy to standardowy sposób wizualizacji tej struktury?
@StianYttervik Myślę, że dla celów obliczenia gęstości byłoby to w porządku i na pewno byłoby łatwiejsze do wizualizacji. Ale to nie byłaby komórka elementarna, ponieważ nie może wygenerować sieci poprzez odpowiednie translacje. Powyższe jest pełną komórką elementarną struktury (i jak jest prawie zawsze przedstawiane, z mojego ograniczonego doświadczenia)


To pytanie i odpowiedź zostało automatycznie przetłumaczone z języka angielskiego.Oryginalna treść jest dostępna na stackexchange, za co dziękujemy za licencję cc by-sa 3.0, w ramach której jest rozpowszechniana.
Loading...