Question 8 · Complements de química URV Juny 2023

Tema: Sólidos, energía reticular y fuerzas intermoleculares · Del examen Juny (2023)

Enunciado

Question 8 (1.25 points). Non-ionic contribution in potassium bromide

Potassium bromide (KBr) adopts the crystal structure illustrated in the unit cell diagram below. By comparing the theoretical and experimental lattice energies, determine the non-ionic (covalent) character percentage of KBr.

Thermodynamic Data:

• Standard enthalpy of formation: ΔHf∘(KBr)=−391 kJ/mol\Delta H_f^\circ(\text{KBr}) = -391\text{ kJ/mol}

• Enthalpy of sublimation of potassium: ΔHsub(K)=88 kJ/mol\Delta H_{\text{sub}}(\text{K}) = 88\text{ kJ/mol}

• First ionization energy of potassium: IE(K)=418 kJ/mol\text{IE}(\text{K}) = 418\text{ kJ/mol}

• Enthalpy of vaporization of bromine: ΔHvap(Br2)=30 kJ/mol\Delta H_{\text{vap}}(\text{Br}_2) = 30\text{ kJ/mol}

• Dissociation enthalpy of bromine: ΔHdiss(Br2)=193 kJ/mol\Delta H_{\text{diss}}(\text{Br}_2) = 193\text{ kJ/mol}

• Electron affinity of bromine: EA(Br)=−324 kJ/mol\text{EA}(\text{Br}) = -324\text{ kJ/mol}

Structural & Physical Constants:

• Ionic radii: r(K+)=1.33 A˚r(\text{K}^+) = 1.33\text{ Å}, r(Br−)=1.95 A˚r(\text{Br}^-) = 1.95\text{ Å}

• Atomic numbers: ZK=19Z_{\text{K}} = 19, ZBr=35Z_{\text{Br}} = 35

• NA=6.023×1023 mol−1N_A = 6.023 \times 10^{23}\text{ mol}^{-1}; e=4.8×10−10 esue = 4.8 \times 10^{-10}\text{ esu}; 1 A˚=10−8 cm1\text{ Å} = 10^{-8}\text{ cm}; 1 erg=10−7 J=10−10 kJ1\text{ erg} = 10^{-7}\text{ J} = 10^{-10}\text{ kJ}

Structure · Madelung Constant (AA)

Cesium chloride · 1.76267

Sodium chloride · 1.74756

Zinc blende · 1.63806

Wurtzite · 1.64132

Fluorite · 2.51939

Antifluorite · 2.51900

Rutile · 2.40800

Configuration / Ion · Born Exponent (nn)

He · 5

Ne · 7

Ar, Fe2+^{2+} · 9

Kr, Ag+^+ · 10

Xe, Au+^+ · 12

1.

2.

3.

%

Enunciado: Question 8 · Complements de química URV Juny 2023

Solución

Según los criterios oficiales de corrección

1. Theoretical lattice energy UtheorU_{\text{theor}}:

Solución: -661.4 kJ/mol / 661.4 kJ/mol

2. Experimental lattice energy UexpU_{\text{exp}} (from Born-Haber cycle):

Solución: -684.5 kJ/mol / 684.5 kJ/mol

3. Non-ionic (covalent) character percentage:

Solución: 3.37% / 3.37

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