Chemistry Labs

Problème 2

(a) Dans le cristal de NaCl, NaX+\ce{Na+} et ClX−\ce{Cl-} forment chacun un réseau cubique à faces centrées ; les rayons ioniques sont r(NaX+)=0.102r(\ce{Na+}) = 0.102 nm et r(ClX−)=0.181r(\ce{Cl-}) = 0.181 nm. Donner les nombres d'ions NaX+\ce{Na+} et ClX−\ce{Cl-} par maille, leurs indices de coordination, et calculer la densité du cristal. (b) À partir des données de Born\–Haber \— ΔfH(NaCl(s))=−411\Delta_fH(\ce{NaCl(s)}) = -411, ΔsubH(Na)=+109\Delta_{sub}H(\ce{Na}) = +109, IE(Na)=+496IE(\ce{Na}) = +496, D(ClX2)=+242D(\ce{Cl2}) = +242, EA(Cl)=−349EA(\ce{Cl}) = -349 kJ mol−1^{-1} \— écrire l'étape de formation et la dissociation directe NaCl(s)→NaX+(g)+ClX−(g)\ce{NaCl(s) -> Na+(g) + Cl-(g)}, puis calculer l'enthalpie de formation du réseau. (c) Le procédé Solvay réalise 2 NaCl+CaCOX3→NaX2COX3+CaClX2\ce{2NaCl + CaCO3 -> Na2CO3 + CaCl2} via le cycle : CaCOX3→ΔA+B\ce{CaCO3 ->[\Delta] A + B} ; NaCl+NHX3+B+HX2O→C+D\ce{NaCl + NH3 + B + H2O -> C + D} ; 2 C→ΔNaX2COX3+HX2O+B\ce{2C ->[\Delta] Na2CO3 + H2O + B} ; A+HX2O→E\ce{A + H2O -> E} ; E+2 D→CaClX2+2 HX2O+2 NHX3\ce{E + 2D -> CaCl2 + 2H2O + 2NH3}. Identifier les composés A\–E.
Étape 1 sur 3 : Maille et densité
← PrécédentSuivant →
N(NaX+)=N(ClX−)=4;CN=6:6;a=2(r++r−)=0.566 nm;ρ=4×58.44(0.566×10−9)3×6.022×1023=2.14×103 kg m−3N(\ce{Na+}) = N(\ce{Cl-}) = 4;\quad CN = 6{:}6;\quad a = 2(r_+ + r_-) = 0.566\ \text{nm};\quad \rho = \dfrac{4 \times 58.44}{(0.566 \times 10^{-9})^3 \times 6.022 \times 10^{23}} = 2.14 \times 10^{3}\ \text{kg m}^{-3}
Analyse

Le réseau cfc donne 4 ions de chaque sorte par maille, en coordination octaédrique 6:6. Le long de l'arête, ClX−\ce{Cl-}–NaX+\ce{Na+}–ClX−\ce{Cl-} se touchent, donc a=2(0.102+0.181)=0.566a = 2(0.102+0.181) = 0.566 nm ; les quatre motifs par maille donnent ρ=2.14×103\rho = 2.14 \times 10^{3} kg m−3^{-3}.

Erreur fréquente. L'arête vaut 2(r++r−)2(r_+ + r_-) et non 4r4r d'un seul ion : ce sont des ions de signes opposés qui se touchent le long de l'arête.