در فلزات قلیایی با ساختار بلوری یکسان، یک مول از کدام فلز قلیایی حجم بیشتری اشغال می کند؟
در بررسی این موضوع لازمست ابتدا اشنایی کاملی با ساختار بلور وشبکه فصایی بلور داشته باشیم چون شبکه بلوری تاثیری مستقیم روی چگالی و استحکام و سختی و نقطه ذوب ماده مورد نظر میتواند داشته باشد.
اگر نوع بلور معلوم باشد وبخواهیم حجم سلول واحد یا چکالی ان عنصر را تجربی مشخص کنیم راه کار اینست اول برحسب نوع شبکه بلوری تعداد وسهم هر سلول واحد از اتم های گوشه ومرکز سلول ووسط یال ها را حساب می کنیم . برای مکعبی ساده تعداد اتمها به ازاء هر سلول واحد یک اتم میباشد یعنی یک هشتم از هشت گوشه. در مکعبی مرکز پر یک اتم از گوشه ها و یک اتم از مرکز یعنی 2 اتم و در مکعبی با وجوه مرکز پر ایک اتم در گوشه ها و سه اتم برای وسط وجوه چون شش وجه داریم که هر کدام در دو سلول مشترکند.
از طریق شعاع اتمی یا یونی می توانیم طول یال را محاسبه وحجم یک سلول واحد را بدست اوریم (V=4/3 πr3 ) وسپس در مضرب N/xضرب کنیم که Nعدد اووگادرو و xتعداد اتمیا یون در هر سلول واحدمورد نظراست .حالا شما حجم یک مول اتم مورد نظر را دارید وجرم مولی هم دارید میتوانید چگالی را محاسبه کنید. d = M/V
در مورد سوال مطرح شده چون فرض شده ساختاربلوری همه یکسان است پس چگالی را می توان مبنایی بهتر از حجم اتم در نظر گرفت چون حجم اتم ها در یک بلور برابر با حجم بلور نیست و فضاها و حفره های خالی نیز در بلور وجود دارد. گاهی این دو یعنی چگالی و شعاع اتمی همسو هستند و با افزایش شعاع اتمی و سنگین تر شدن جرم مولی چگالی هم افزایش می یابد ولی گاهی همسو نیستند مثل چگالی سدیم که بیشتر از پتاسیم است.
معمولا به کمک شواهد تجربی و ماکروسکوپی می توان به ویژگیهایی که میکروسکوپی هستند پی برد مثلا در کتاب شیمی مورتیمر نوشته شده که با داشتن چگالی و جرم مولی و طول سلول واحد مواردی مثل عدد آووگادرو یا نوع شبکه بلوری را می توان تعیین کنند.
اگر فلزات زیر شبکه بلور یکسان داشته باشند ،یک مول از کدام فلز حجم بیشتری دارد؟ لیتیم- روبیدیم- استرانسیم- پتاسیم
نوع شبکه ها که یکسان است پس سهم شبکه بلور از اتم ها یکسان بوده واز طرفی اندازه اتم ها باید ملاک قرار گیرد و چوتن روبیدیم از همه بزرگتر است حجم یک مول آن در حالت بلور بزرگتر از بقیه است.اما اگر چگالی انها را بخواهند چون جرم هم در چگالی تاثیر دارد استرانسیم چگالی بیشتری دارد. یعنی اینکه در اینجاآن که اتمش بزرگتر است حجم سلول واحدآن نیز بیشتر ولی چگالی ان با نسبت جرم به حجم معلوم می شود ممکن است جرم زیاد شود وچگالی هم زیاد بشود.
در مورد سدیم وپتاسیم اگر چگالی را داده باشند حجم مولی پتاسیم بیشتراست در حالی که می دانید چگالی ان کمتر است پس جرم تاثیر بیشتری در چگالی گروه اول داردچون در عناصر تناوب چهارم به بعد نقش اثر پوششی الکترونهای داخلی d و F در بیشتر شدن بار موثر هسته و کاهش تاثیر افزایش شعاع اتمی در عناصر پایین جدول خود دلیلی بر افزایش چگالی آنهاست.
پس نمی توان فقط از روی شعاع اتمی چگالی را معلوم کرد باید جرم را هم در نظر گرفت ولی حجم سلول واحد ویا حجم مولی بلور همیشه با شعاع اتمی رابطه مستقیم دارد
نوع شبکه بلور را با داشتن چگالی و طول یال سلول واحد وجرم مولی بدست می آوریم، حجم یک سلول واحد همیشه برابر حجم ذاتی دو یا چند اتم نیست فضای خالی هم دارد.
وقتی شبکه بلور متفاوت است نمی توان رابطه مستقیمی بین شعاع اتمی وحجم سلول واحد وحجم مولی جامدو چگالی و سختی و استحکام بلور ونقطه ذوب ماده مورد نظر نوشت.
برای مثال یک مول اتمی که شبکه بلورش مکعبی ساده است یک مول سلول واحد دارد ولی ان که مکعبی مرکز پر دارد یک دوم مول سلول واحد وان که مکعبی با وجوه مرکز پر است یک چهارم سلول واحد دارد ایا این ها حجمشان یکسان است؟ مسلما جواب منفی می باشد.
