سوال ۱۱ — سؤال ۱۱ امتحان نهایی شیمی ۳ — مرداد ۱۴۰۵

آ) مورد (c)؛ زیرا شعاع یون $\mathrm{Br^-}$ از شعاع یون‌های $\mathrm{F^-}$ و $\mathrm{Cl^-}$ و شعاع یون $\mathrm{K^+}$ از شعاع یون $\mathrm{Li^+}$ بزرگ‌تر است؛ در نتیجه چگالی بار یون‌های $\mathrm{K^+}$ و $\mathrm{Br^-}$ کمتر بوده و آنتالپی فروپاشی شبکهٔ آن از دو ترکیب $\mathrm{LiF}$ و $\mathrm{LiCl}$ کمتر است.

ب) معادلهٔ (۱)؛ مطابق تعریف، آنتالپی فروپاشی شبکهٔ بلور یونی، گرمای مصرف‌شده در فشار ثابت برای فروپاشی یک مول شبکهٔ یونی و تبدیل آن به یون‌های گازی سازنده است. (در معادلهٔ (۲) کلر به صورت مولکولی است، نه یون کلرید، و جامد یونی هم یک مول نیست.)

آ) آنتالپی فروپاشی شبکه نشان می‌دهد یون‌ها در شبکه با چه نیرویی یکدیگر را می‌کشند. هرچه چگالی بار یون‌ها بیشتر باشد (بار بیشتر و شعاع کمتر)، جاذبه قوی‌تر و آنتالپی فروپاشی بیشتر است.

در این سه ترکیب بار همهٔ یون‌ها یک واحد است، پس اندازهٔ یون‌ها تعیین‌کننده است. $\mathrm{F^-}$ از $\mathrm{Cl^-}$ کوچک‌تر است، به همین دلیل LiF بالاتر از LiCl است. در KBr هر دو یون از یون‌های LiCl بزرگ‌ترند ($\mathrm{K^+}$ بزرگ‌تر از $\mathrm{Li^+}$ و $\mathrm{Br^-}$ بزرگ‌تر از $\mathrm{Cl^-}$)؛ پس چگالی بار آن‌ها کمتر است و آنتالپی فروپاشی شبکهٔ KBr باید از LiCl هم کمتر باشد. تنها نقطه‌ای که پایین‌تر از LiCl است، (c) است.

ب) طبق تعریف، آنتالپی فروپاشی شبکه گرمایی است که برای فروپاشی یک مول جامد یونی و تبدیل آن به یون‌های گازی سازنده‌اش مصرف می‌شود. معادلهٔ (۱) دقیقاً همین را نشان می‌دهد: یک مول $\mathrm{LiCl(s)}$ به یون‌های گازی $\mathrm{Li^+(g)}$ و $\mathrm{Cl^-(g)}$ تبدیل می‌شود.

در معادلهٔ (۲) دو مول LiCl مصرف شده و کلر به صورت مولکول $\mathrm{Cl_2}$ درآمده، نه یون کلرید؛ پس این معادله آنتالپی فروپاشی شبکه را نشان نمی‌دهد. پاسخ معادلهٔ (۱) است.