Cấu tạo chất trong kỳ thi Olympic hoá học sinh viên

I. OLYMPIC HÓA HỌC VIỆT NAM:
OLYMPIC HÓA HỌC SINH VIÊN TOÀN QUÓC 2003:
1) Trình bày cu to ca phân t CO theo phng pháp VB và phng pháp MO (v gin  nng
lng). Cho Z
C
= 6; Z
O
= 8.
2) So sánh nng lng ion hóa gia các nguyên t C và O, gia phân t CO vi nguyên t O.
3) Mô t s to thành liên kt trong các phc cht Ni(CO)
4
và Fe(CO)
5
theo phng pháp VB và cho
bit cu trúc hình hc ca chúng. Cho bit Z
Fe
= 26, Z
Ni
= 28.
BÀI GIẢI:
1) Theo phng pháp VB thì phân t CO có cu to:
CO

Hai liên kt c hình thành bng cách ghép chung các electron c thân và mt liên kt cho
nhn.
MO: (KK):
222*22
zyxss
σππσσ
=
2) I

1
(C) < I
1
(O) vì in tích hiu dng vi electron hóa tr tng t C n O.
I
1
(CO) > I
1
(O): vì nng lng ca electron  σ
z
ca CO thp hn nng lng ca electron hóa tr
 oxy.
3)
OLYMPIC HÓA HỌC SINH VIÊN TOÀN QUÓC 2005 (Bảng A):
Lý thuyt lng t d oán c s tn ti ca obitan ng ng vi s lng t ph l = 4 (g là kí
hiu ca s lng t ph n = 4).
1) Hãy cho bit s electron ti a mà phân lp ng có th có
2) D oán sau phân mc nng lng nào thì n phân mc ng.
3) Nguyên t có electron u tiên  phân mc ng này thuc nguyên t có s th t Z bng bao
nhiêu?
BÀI GIẢI:
1) Phân mc nng lng ng ng vi gía tr l = 4 s có 2l + 1 obitan nguyên t, ngha là có 2.4+1= 9
obitan nguyên t. Mi obitan nguyên t có ti a 2e. Vy phân mc nng lng ng có ti a 18e.
2) Phân mc nng lng ng xut hin trong cu hình electron nguyên t là 5g bi vì khi s lng t
chính n = 5 thì lp electron này có ti a là 5 phân mc nng lng ng vi l = 0 (s); l =1 (p); l =
2 (d); l = 3 (f) và l = 4 (g). Theo quy tc Klechkowski thì phân mc 5g có tng s n + l = 9. Phân
mc này phi nm sát sau phân mc 8s.
3) (Rn)7s
2
5f

14
6d
10
7p
6
8s
2
5g
1
. Z = 121.
OLYMPIC HÓA HỌC SINH VIÊN TOÀN QUÓC 2005 (Bảng A)

1) Hãy cho bit cu hình hình hc ca phân t và ion di ây, ng thi sp xp các góc liên kt
trong chúng theo chiu gim dn. Gii thích.
a) NO
2
; NO
2
+
; NO
2
-
.
b) NH
3
; NF
3
.
2) So sánh momen lng cc gia hai phân t NH
3

và NF
3
. Gii thích.
3) Thc nghêm xác nh c mome lng cc ca phân t H
2
O là 1,85D, góc liên kt ∠HOH là
104,5
o
,  dài liên kt O – H là 0,0957 nm. Tính  ion ca liên kt O – H trong phân t oxy (b
qua momen to ra do các cp electron hóa tr không tham gia liên kt ca oxy)
Cho bit s th t Z ca các nguyên t: 7(N); 8(O); 9(F); 16(S)
1D = 3,33.10
-30
C.m
in tích ca electron là -1,6.10
-19
C; 1nm = 10
-9
m.


BÀI GIẢI:
1)  gii thích câu này ta có th dùng thuyt VSEPR hoc thuyt lai hóa (hoc kt hp c hai).
a)
N
O
O
sp
2
NOO

sp
N
O
O
sp
2

(1) và (3): hình gp khúc.
(2) : thng
Góc liên kt gim theo th t sau: (2) – (1) – (3) do  (2) không có lc y electron hóa tr ca N
không tham gia liên kt,  (1) có mt electron hóa tr ca N không liên kt dy làm góc ONO hp li ôi
chút.  (3) góc liên kt gim nhiu hn do có 2 electron không liên kt ca N y.
b)
N
H
H
H
sp
3
N
F
F
F
sp
3

Góc liên kt gim theo chiu ∠HNH - ∠FNF vì  âm in ca F ln hn ca H là in tích lch
v phía F nhiu hn ⇒ lc y kém hn.
µ(NH
3

) > µ(NF
3
)
Gii thích:
N
H
H
H
N
F
F
F

 NH
3
chiu ca các momen liên kt và ca cp electron ca N cùng hng nên momen tng
cng ca phân t ln khác vi NF
3
(hình v).
3)

O
H
H
µ
µ
1
µ
2

µ ca phân t bng tng các momen ca hai liên kt (O – H):
T ó s dng các h thc lng trong tam giác ta tính c momen ca liên kt O – H là:
1,51D
Gi thit  ion ca liên kt O – H là 100% ta có:
Dlt 60,4
10.33,3
10.6,1.10.0957,0
)(
30
199
1
==
−
−−
µ

Ta d dàng suy ra  ion ca liên kt O – H là 32,8%
OLYMPIC HÓA HỌC SINH VIÊN TOÀN QUÓC 2005 (Bảng A):

Silic có cu trúc tinh th ging kim cng vi thông s mng a = 0,534nm. Tính bán kính
nguyên t cng hóa tr ca silic và khi lng riêng (g.cm
-3
) ca nó. Cho bit M
Si
= 28,086g.mol
-1
. Kim
cng có cu trúc lp phng tâm mt (din), ngoài ra còn có 4 nguyên t nm  4 hc (site) t din ca
ô mng c s.
BÀI GIẢI:

nm
a
r
a
r
D
aD
Si
Si
118,0
8
3
4
3
2
2
2
3
==
==
=

S nguyên t Si trong mt ô mng c s: 8.(1/8) + 6(1/2) + 4 = 8
Vy ta tính c khi lng riêng ca Si là: 2,33g.cm
-3
.
OLYMPIC HÓA HỌC SINH VIÊN TOÀN QUÓC 2005 (Bảng B):
Hãy d oán s nguyên t ca chu k 7 nu nó c in y  các ô nguyên t. Vit cu hình
electron nguyên t ca nguyên t có Z = 107 và 117 và cho bit chúng c xp vào nhng phân nhóm
nào trong bng tun hoàn?

BÀI GIẢI:
Nguyên t u tiên ca chu k 7 là 7s
1
và kt thúc  7p
6

7s
2
5f
14
6d
10
7p
6
: 32 nguyên t  chu k 7.
Z = 107: [Rn]5f
14
6d
5
7s
2
: Nhóm VIIB
Z = 117: [Rn]5f
14
6d
10
7s
2
7p
5

: Nhóm VIIA
OLYMPIC HÓA HỌC SINH VIÊN TOÀN QUÓC 2005 (Bảng B):
Ánh sáng nhìn thy có phân hy c Br
2(k)
thành các nguyên t không. Bit rng nng lng
phá v liên kt gia hai nguyên t là 190kJ.mol
-1
. Ti sao hi Br
2
có màu?
Bit h = 6,63.10
-34
J.s; c = 3.10
8
m.s
-1
; N
A
= 6,022.10
23
mol
-1
.
BÀI GIẢI:
E = h(c/λ).N
A
⇒ λ = 6,3.10
-7
m
λ nm trong vùng các tia sáng nhìn thy nên phân hy c và có màu:

OLYMPIC HÓA HỌC SINH VIÊN TOÀN QUÓC 2005 (Bảng B):
1) Có các phân t XH
3
:
a) Hãy cho bit cu hình hình hc ca các phân t PH
3
và AsH
3
.
b) So sánh góc liên kt HXH gia hai phân t trên và gii thích.
2) Xét các phân t POX
3

a) Các phân t POF
3
và POCl
3
có cu hình hình hc nh th nào?
b) Góc liên kt XPX trong phân t nào ln hn?
3) Nhng phân t nào sau ây có momen lng cc ln hn 0?
BF
3
; NH
3
; SiF
4
; SiHCl
3
; SF
2

; O
3
.
Cho bit: Z
P
= 15; Z
As
= 33; Z
O
= 8; Z
F
= 9; Z
Cl
= 17; Z
B
= 5; Z
N
= 7; Z
Si
= 14; Z
S
= 16.
BÀI GIẢI:
 gii thích câu này ta có th dùng thuyt VSEPR hoc thuyt lai hóa (hoc kt hp c hai).
1) P: 1s
2
2s
2
2p
6

3s
2
3p
3
; As: 1s
2
2s
2
2p
6
3s
2
3p
6
3d
10
4s
2
4p
3
.
P và As u có 5e hóa tr và ã tham gia liên kt 3e trong XH
3
.
X
H
H
H
sp
3

Hình tháp tam giác
Góc HPH > HasH vì  âm in ca nguyên t trung tâm P ln hn so vi ca As nên lc y
mnh hn.
2)

PO
X
X
X
n = 3 +1 = 4 (sp
3
): hình t din
Góc FPF < ClPCl vì Cl có  âm in nh hn flo là gim lc y.
3)

N
F
F
F
sp
3
Si
H
Cl
Cl
Cl
sp
3
S
F

F
O
O
O
sp
3
sp
2
B
F
F F
sp
2
Si
F
F
F
F
sp
3

4 cht u tiên có cu to bt i xng nên có momen lng cc ln hn 0.
ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI QUỐC GIA VIỆT NAM NĂM 2002 (Bảng A):
1. Liu pháp phóng x c ng dng rng rãi  cha ung th. C s ca liu pháp ó là s bin i
ht nhân.
27
Co
59
+
0

n
1
→ X? (1)
X? →
28
Ni
60
+ ; hν = 1,25 MeV (2)
(a) Hãy hoàn thành phng trình ca s bin i ht nhân trên và nêu rõ nh lut nào c áp dng
 hoàn th ành phng trình.
(b) Hãy cho bit im khác nhau gia phn ng ht nhân vi phn ng oxi hoá-kh (ly thí d t
phn ng (2) và phn ng Co + Cl
2
→ CoCl
2
).
2. Có cu hình electron 1s
2
2s
2
2p
6
3s
2
3p
6
3d
5
4s
1

(1)
(a) Dùng kí hiu ô lng t biu din cu hình electron (1).
(b) Cu hình electron (1) là cu hình electron ca nguyên t hay ion ? Ti sao ?
(c) Cho bit tính cht hoá hc c trng ca ion hay nguyên t ng vi cu hình electron (1), hãy
vit mt phng trình phn ng  minh ha.
3. Bit E
n
= -13,6.
2
2
n
Z
(n: s lng t chính, Z: s n v in tích ht nhân).
(a) Tính nng lng 1e trong trng lc mt ht nhân ca mi h N
6+
, C
5+
, O
7+
.
(b) Qui lut liên h gia E
n
vi Z tính c  trên phn ánh mi liên h nào gia ht nhân vi
electron trong các h ó ?
(c) Tr s nng lng tính c có quan h vi nng lng ion hoá ca mi h trên hay không ?
Tính nng lng ion hoá ca mi h.
4. Áp dng thuyt lai hoá gii thích kt qu ca thc nghim xác nh c BeH
2
, CO
2

u là phân t
thng.
BÀI GIẢI:
1. (a) nh lut bo toàn vt cht nói chung, nh lut bo toàn s khi và bo toàn in tích nói riêng,
c áp dng:
in tích : 27 + 0 = 27; S khi : 59 + 1 = 60 → X lµ
27
Co
60
.
27
Co
59
+
0
n1 →
27
Co
60
.
S khi : 60 = 60; in tích : 27 = 28 + x → x = −1. VËy cã −1e
0
.
27
Co
60
→
28
Ni
60

+
-1
e; hv = 1,25MeV.
(b) im khác nhau
 Phn ng ht nhân : xy ra ti ht nhân, tc là s bin i ht nhân thành nguyên t mi. Ví d
(b)  trên.
 Phn ng hoá hc (oxi hoá - kh) : xy ra  v electron nên ch bin i dng n cht, hp
cht. Ví d : Co + Cl
2
→ Co
2+
+ 2Cl
−
→ CoCl
2
.
 Cht dùng trong phn ng ht nhân có th là n cht hay hp cht, thng dùng hp cht. Cht
dùng trong phn ng oxi hoá - kh, ph thuc vào cu hi mà phi ch rõ n cht hay hp cht.
 Nng lng kèm theo phn ng ht nhân ln hn hn so vi nng lng kèm theo phn ng hoá
hc thông thng.
2. (a) Dùng ô lng t biu din cu hình :
↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑
(b) (1) là cu hình e ca nguyên t vì cu hình d bán bão hoà nên thuc kim loi chuyn tip (theo
HTTH các nguyên t). Thuc kim loi chuyn tip thì ion không th là anion; nêu là cation, s e = 24
thì Z có th là 25, 26, 27 Không có cu hình cation nào ng vi các s liu này. Vy Z ch có th
là 24.
(Nguyên t Ga có cu hình [ar] 3d
10
4s
2

4p
1
, ion Ga
2+
có cu hình [ar] 3d
10
4s
1
bn nên không th cn
c vào lp ngoài cùng 4s
1
 suy ra nguyên t).
(c) Z = 24 → nguyên t Cr, Kim loi (chuyn tip). Dng n cht có tính kh.
Cr + 2HCl → CrCl
2
+ H
2
↑
3. (a) Theo u bài, n phi bng 1 nên ta tính E
1
. Do ó công thc là E
1
= −13,6 Z
2
(ev) (2’)
Th t theo tr s Z: Z = 6 → C
5+
: (E
1
) C

5+
= −13,6 x 6
2
= −489,6 eV
Z = 7 → N
6+
: (E
1
) N
6+
= −13,6 x 7
2
= −666,4 eV
Z = 8 → O
7+
: (E
1
) O
7+
= −13,6 x 8
2
= −870,4 eV
(b) Quy lut liên h E
1
vi Z : Z càng tng E
1
càng âm (càng thp). Qui lut này phn ánh tác dng
lc hút ht nhân ti e c xét: Z càng ln lc hút càng mnh → nng lng càng thp → h càng
bn, bn nht là O
7+

.
(c) Tr nng lng ó có liên h vi nng lng ion hoá, c th:
C
5+
: I
6
= −(E
1
, C
5+
) = + 489, 6 eV.
N
6+
: I
7
= −(E
1
, N
6+
) = + 666, 4 eV.
O
7+
: I
8
= −(E
1
, O
7+
) = + 870,4 eV.

4. Phân t thng có 3 nguyên t c gii thích v hình dng : Nguyên t trung tâm có lai hoá sp (là lai
hoá thng).
BeH
2
, cu hình electron ca nguyên t : H 1s
1
; Be : 1s
2
2s
2
. Vy Be là nguyên t trung tâm có lai
hoá sp:

↑↓ ↑↓ → ↑↓ ↑ ↑
lai hoá sp
2 obitan lai hoá sp cùng trên trc Z, mi obitan ã xen ph vi 1 obitan 1s ca H to ra liên kt σ.
Vy BeH
2
→ H−Be−H (2 obitan p thun khit ca Be không tham gia liên kt).
CO
2
, cu hình electron : C 1s
2
2s
2
2p
2
; O 1s
2
2s

2
2p
4
. Vy C là nguyên t trung tâm lai hóa sp

↑↓ ↑↓ ↑ ↑ → ↑↓ ↑ ↑ ↑ ↑
lai hoá sp

2 obitan lai hoá sp ca C xen ph vi 2 obitan p
z
ca 2 O to ra 2 liên kt σ. 2 obitan p thun khit
ca C xen ph vi obitan nguyên cht tng ng ca oxi to ra 2 liên kt π (x↔x ; y ↔y) nên 2 liên
kt π này  trong 2 mt phng vuông góc vi nhau và u cha 2 liên kt σ. VËy CO
2
: O= C = O
Ghi chó: Yêu cu phi trình bày rõ nh trên vì các liên kt σ, π trong CO
2
(chó ý: phi nói rõ có s
tng ng obitan gia C vi O : x↔x; y ↔y)
ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI QUỐC GIA VIỆT NAM NĂM 2003 (Bảng A):
1. Nhôm clorua khi hoà tan vào mt s dung môi hoc khi bay hi  nhit  không quá
cao thì tn ti  dng dime (Al
2
Cl
6
).  nhit  cao (700
0
C) dime b phân li thành monome
(AlCl
3

). Vit công thc cu to Lewis ca phân t dime và monome; Cho bit kiu lai hoá ca
nguyên t nhôm, kiu liên kt trong mi phân t ; Mô t cu trúc hình hc ca các phân t ó.
2. Phn t HF và phân t H
2
O có momen lng cc, phân t khi gn bng nhau (HF 1,91
Debye, H
2
O 1,84 Debye, M
HF
20,
2
HO
M 18); nhng nhit  nóng chy ca hidroflorua là
– 83
0
C thp hn nhiu so vi nhit  nóng chy ca nc á là 0
0
C, hãy gii thích vì sao?
BÀI GIẢI:
1.
* Vit công thc cu to Lewis ca phân t dime và monome.
Nhôm có 2 s phi trí c trng là 4 và 6. Phù hp vi quy tc bát t, cu to Lewis ca
phân t dime và monome:



Monome ; dime

* Kiu lai hoá ca nguyên t nhôm : Trong AlCl
3
là sp
2
vì Al có 3 cp electron hoá tr;
Trong Al
2
Cl
6
là sp
3
vì Al có 4 cp electron hoá tr .
Liên kt trong mi phân t:
AlCl
3
có 3 liên kt cng hoá tr có cc gia nguyên t Al vi 3 nguyên t Cl.
Al
2
Cl
6
: Mi nguyên t Al to 3 liên kt cng hoá tr vi 3 nguyên t Cl và 1 liên
kt cho nhn vi 1 nguyên t Cl (Al: nguyên t nhn; Cl nguyên t cho).
Trong 6 nguyên t Cl có 2 nguyên t Cl có 2 liên kt, 1 liên kt cng hoá tr thông thng
Cl
Cl
Cl
Al
Cl
Cl
Cl

Al
Al
Cl
Cl
Cl
và liên kt cho nhn.
* Cu trúc hình hc:
Phân t AlCl
3
: nguyên t Al lai hoá kiu sp
2
(tam giác phng)
nên phân t có cu trúc tam giác phng, u, nguyên t Al 
tâm còn 3 nguyên t Cl  3 nh ca tam giác.


Phân t Al
2
Cl
6
: cu trúc 2 t din ghép vi nhau. Mi nguyên
t Al là tâm ca mt t din, mi nguyên t Cl là nh ca t
din. Có 2 nguyên t Cl là nh chung ca 2 t din.
• Al
O Cl

2.
* Phân t H-F Jt ; H-O-H

có th to liên kt hidro – H
…
F – có th to liên kt hidro – H
…
O –
* Nhit  nóng chy ca các cht rn vi các mng li phân t (nút li là các phân t)
ph thuc vào các yu t:
- Khi lng phân t càng ln thì nhit  nóng chy càng cao.
- Lc hút gia các phân t càng mnh thì nhit  nóng chy càng cao. Lc hút
gia các phân t gm: lc liên kt hidro, lc liên kt Van der Waals (lc nh hng, lc
khuch tán).
*Nhn xét: HF và H
2
O có momen lng cc xp x nhau, phân t khi gn bng nhau và
u có liên kt hidro khá bn, áng l hai cht rn ó phi có nhit  nóng chy xp x
nhau, HF có nhit  nóng chy phi cao hn ca nc (vì HF momen lng cc ln hn,
phân t khi ln hn, liên kt hidro bn hn).
Tuy nhiên, thc t cho thy T
nc
(H
2
O) = 0
0
C > T
nc
(HF) = – 83
0

C.
* Gii thích:
Mi phân t H-F ch to c 2 liên kt hidro vi 2 phân t HF khác  hai bên
H-F
…
H-F
…
H-F. Trong HF rn các phân t H-F liên kt vi nhau nh liên kt hidro to thành
chui mt chiu, gia các chui ó liên kt vi nhau bng lc Van der Waals yu. Vì vy khi
un nóng n nhit  không cao lm thì lc Van der Waals gia các chui ã b phá v, ng
thi mi phn liên kt hidro cng b phá v nên xy ra hin tng
nóng chy.
Mi phân t H-O-H có th to c 4 liên kt hidro v
i 4
phân t H
2
O khác nm  4 nh ca t din. Trong nc á mi
phân t H
2
O liên kt vi 4 phân t H
2
O khác to thành mng li
M = 20
µ = 1,91 Debye

M = 18
µ = 1,84 Debye
O
O
O

O
O
O
Al
Cl
Cl Cl
120
0
120
0
120
0
không gian 3 chiu. Mun làm nóng chy nc á cn phi phá v mng li không gian 3
chiu vi s lng liên kt hidro nhiu hn so vi  HF rn do ó òi hi nhit  cao hn.
ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI QUỐC GIA VIỆT NAM NĂM 2004 (Bảng A):
1. Trong s các phân t và ion: CH
2
Br
2
, F
-
, CH
2
O, Ca
2+
, H
3
As, (C
2
H

5
)
2
O , phân t và ion nào
có th to liên kt hidro vi phân t nc? Hãy gii thích và vit s  mô t s hình thành liên
kt ó.
2. a) U
238
t phân rã liên tc thành mt ng v bn ca chì. Tng cng có 8 ht α c phóng ra
trong qúa trình ó. Hãy gii thích và vit phng trình phn ng chung ca quá trình này.
b) Uran có cu hình electron [Rn]5f
3
6d
1
7s
2
. Nguyên t này có bao nhiêu electron c thân? Có
th có mc oxi hoá cao nht là bao nhiêu?
3. Trong nguyên t hoc ion dng tng ng có t 2 electron tr lên, electron chuyn ng
trong trng lc c to ra t ht nhân nguyên t và các electron khác. Do ó mi trng thái
ca mt cu hình electron có mt tr s nng lng. Vi nguyên t Bo (s n v in tích ht
nhân Z = 5)  trng thái c bn có s liu nh sau:
Cu hình electron Nng lng (theo eV) Cu hình electron Nng lng (theo eV)
1s
1
1s
2

1s
2

2s
1

-340,000
-600,848
-637,874
1s
2
2s
2

1s
2
2s
2
2p
1

- 660,025
- 669,800
Trong ó: eV là n v nng lng; du - biu th nng lng tính c khi electron còn chu
lc hút ht nhân.
a) Hãy trình bày chi tit v kt qa tính các tr s nng lng ion hoá có th có ca nguyên t Bo
theo eV khi dùng d kin cho trong bng trên.
b) Hãy nêu ni dung và gii thích qui lut liên h gia các nng lng ion hoá ó.
4. Nng lng liên kt ca N-N bng 163 kJ.mol
–1
, ca N≡N bng 945 kJ.mol
–1
. T 4 nguyên

t N có th to ra 1

phân t N
4
t din u hoc 2 phân t N
2
thông thng. Trng hp nào
thun li hn? Hãy gii thích.
BÀI GIẢI:
1/ Các vi ht CH
2
Br
2
, Ca
2+
, H
3
As không có nguyên t âm in mnh nên không th to liên kt
hidro vi phân t nc.
Các vi ht F
-
, CH
2
O, (C
2
H
5
)
2
O có nguyên t âm in mnh nên có th to liên kt hidro vi

phân t nc:





2/ a) U
238
t phóng x to ra ng v bn
92
Pb
x
cùng vi ba loi ht c bn:
2
α
4
,
-1
β
o
và
o
γ
o
.
Theo nh lut bo toàn khi lng: x = 238
− 4 × 8 = 206. Vy có
82
Pb
206

.
. . .
H
C
H
H
O
H
. . .
F
O
H
H
C
2
H
5
O
C
2
H
5
H
O
H
O
Theo nh lut bo toàn in tích :[ 92 – (82 + 2× 8)] / (−1) = 6. Vy có 6 ht
-1
β
o

.
Do ó phng trình chung ca qúa trình này là:
92
U
238

82
Pb
206
+ 8 He + 6β.
b) Cu hình electron [Rn]5f
3
6d
1
7s
2
có s electron ngoài c biu din nh sau:
↑ ↑ ↑

↑

↑↓
Vy nguyên t
92
U
238
có 4 e c thân (cha ghép ôi); mc (s) oxi hoá cao nht
là +6 và U[Rn]5f
3
6d

1
7s
2
–

6 e U [Rn]
+
6
.
3/ a) Tính các tr nng lng ion hoá có th có ca Bo:
T cu hình electron ã cho , ta xác nh c các vi ht tng ng cùng vi tr nng
lng nh sau:
Cu hình
electron
Vi ht Nng lng
(theo eV)
Cu hình
electron
Vi ht


Nng lng
(theo eV)
1s
1
1s
2

1s
2

2s
1

B
4+
B
3+
B
2+

- 340,000
- 600,848
- 637,874
1s
2
2s
2

1s
2
2s
2
2p
1

B
+
B
- 660,025
- 669,800

Có nh ngha: Nng lng ion hoá (ca mt nguyên t) là nng lng ít nht cn  tách 1 e
khi nguyên t  trng thái c bn mà không truyn thêm ng nng cho e ó.
Vy gia nng lng ε ca 1 e  trng thái c bn và nng lng ion hoá I tng ng có liên h:
I = - ε (1).

Vy vi s ion hoá M
(k – 1)+
- e

M
k+
; I
k
(2),
Ta có liên h: I
k
= - ε = - [E
M
(k -1)+ - E
M
k+ ] (3)
Trong ó: k ch s e ã b mt (do s ion hoá) ca vi ht c xét, có tr s t 1 n n; do ó k+
ch s n v in tích dng ca ion M
k+
;
I
k
là nng lng ion hoá th k ca nguyên t M c biu th theo (2).
Xét c th vi nguyên t Bo: vì Z = 5 nên nguyên t có 5 e; vy k = 1 n 5. ¸áp dng phng
trình (2) và (3), dùng s d kin bng trên cho Bo, ta có:

* B
o
− e

B
+
; I
1
( vËy k = 1);
I
1
= - [ E
B
− E
B
+] = − (−669,800 + 660,025 ). VËy I
1
= 9,775 eV .
* B
+
− e

B
2+
; I
2
( vy k = 2);
I
2
= - [ E

B+
− E
B
2+] = − (−660,025 + 637,874). Vy I
2
= 22,151 eV .
* B
2+
− e

B
3+
; I
3
( vy k = 3);
I
3
= - [E
B
2+ − E
B
3+] = − (−637,874 + 600,848). Vy I
3
= 37,026 eV .
* B
3+
− e

B
4+

; I
4
( vy k = 4);
I
4
= - [E
B
3+ − E
B
4+] = − (−600,848 + 340,000). Vy I
4
= 260,848 eV .
* B
4+
− e

B
5+
; I
4
( vy k = 5);
I
5
= - [E
B
4+ − E
B
5+] = − (−340,000 + 0,000). Vy I
5
= 340,000 eV .

b) T kt qu trên, ta thy có quy lut liên h các tr nng lng ion hoá ca Bo nh sau
I
1
< I
2
< I
3
< I
4
< I
5
(4).
Gii thích: Khi vi ht M
(k – 1)+
mt thêm 1 e to thành M
k+
có s n v in tích k+ ln hn (k – 1)
nên lc hút tác dng lên e tip theo trong vi ht M
k+
mnh hn so vi trong M
(k – 1)+
. Do ó phi tn
nng lng ln hn  tách 1e tip theo khi M
k+
; ngha là I
( k – 1)
< I
k
nh ã c ch ra trong (4)

trên ây.
2. a) Xét du ca nhit phn ng H = ν
i
E
i
- ν
j
E
j

i j
Trong ó i, j là liên kt th i, th j  cht tham gia, cht to thành tng ng ca phn ng c xét; E
i
;
E
j
là nng lng ca liên kt th i, th j ó.
b) Xét c th vi nit :
Phn ng 4 N
N
4
(1)
Có ∆ H
1
= 4 E
N
- E
N4
= 0,0 - 6 × 163 ; vy ∆ H
1

= - 978 kJ .
Phn ng 4 N 2 N
2
(2)
Có ∆ H
2
= 4 E
N
- 2 E
N2
= 0,0 - 2 × 945 ; vy ∆ H
2
= - 1890 kJ .
Ta thây ∆ H
2
< ∆ H
1
. Vy phn ng 4 N 2 N
2
xy ra thun li hn phn ng
4 N N
4
.
ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI QUỐC GIA VIỆT NAM NĂM 2004 (Bảng B):
1. Ion nào trong các ion sau ây có bán kính nh nht? Hãy gii thích.
Li
+
, Na
+
, K

+
, Be
2+
, Mg
2+
.
2. St monoxit FeO có cu trúc mng tinh th lp phng tâm din (mt) kiu NaCl vi thông s
mng a = 0,430 nm. Hãy tính khi lng riêng ca tinh th st monoxit ó.
BÀI GIẢI:
1.
Li
+
Be
2+

Na
+
Mg
2+
Tng r K
+


Gim r
Be
2+
và Li
+
ng electron vi nhau nhng Be
2+

có in tích ht nhân nhiu hn nên phi có bán
kính nh hn.
Vy Be
2+
có bán kính nh nht
2. i vi tinh th lp phng tâm din (mt), mi ô mng c s có s n v cu trúc là
46
2
1
8
8
1
=+ xx . Vy khi lng riêng ca tinh th ó là:
()
)cm/g(91,5
10.022,6.10.432,0
)168,55(4
d
3
23
3
7
=
+
=
−

ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI QUỐC GIA VIỆT NAM NĂM 2005 (Bảng A):

Các vi ht có cu hình electron phân lp ngoài cùng: 3s

1
, 3s
2
, 3p
3
, 3p
6
là nguyên t hay
ion? Ti sao?

Hãy dn ra mt phn ng hoá hc (nu có)  minh ha tính cht hóa hc c trng ca mi vi
ht.
Cho biết: Các vi ht này là ion hoc nguyên t ca nguyên t thuc nhóm A và nhóm
VIII(0).

∑
∑
BÀI GIẢI:
Cu hình electron ca các lp trong ca các vi ht là 1s
2
2s
2
2p
6
, ng vi cu hình ca [Ne].
1. Cu hình [Ne] 3s
1
ch có th ng vi nguyên t Na (Z = 11), không th ng vi ion.
Na là kim loi in hình, có tính kh rt mnh. Thí d: Na t bc cháy trong H
2

O  nhit  thng.
2 Na + 2 H
2
O → 2 NaOH + H
2
2. Cu hình [Ne] 3s
2
ng vi nguyên t Mg (Z = 12), không th ng vi ion. Mg là kim loai hot
ng. Mg cháy rt mnh trong oxi và c trong CO
2
.
2 Mg + O
2
2 MgO

3. Cu hình [Ne] 3s
2
3p
3
ng vi nguyên t P (Z = 15), không th ng vi ion. P là phi kim hot
ng. P cháy mnh trong oxi.
4 P + 5 O
2
2 P
2
O
5


4. Cu hình [Ne] 3s

2
3p
6
:
a) Trng hp vi ht có Z = 18. ây là Ar, mt khí tr.
b) Vi ht có Z < 18. ây là ion âm:
Z = 17. ây là Cl
−
, cht kh yu. Thí dô:
2 MnO
4
−
+ 16 H
+
+ 10 Cl
−
2 Mn
2+
+ 8 H
2
O + 10 Cl
2

Z = 16. ây là S
2−
, cht kh tng i mnh. Thí dô:
2 H
2
S + O
2

2 S + 2 H
2
O
Z = 15. ây là P
3−
, rt không bn, khó tn ti.
c) Vi ht có Z > 18. ây là ion dng:
Z = 19. ây là K
+
, cht oxi hoá rt yu, ch b kh dui tác dng ca dòng in (in phân KCl hoc
KOH nóng chy).
Z = 20. ây là Ca
2+
, cht oxi hoá yu, ch b kh dui tác dng ca dòng in (in phân CaCl
2
nóng
chy).
II. OLYMPIC HÓA HỌC QUỐC TẾ:
OLYMPIC HÓA HỌC QUỐC TẾ 1996:
Nm 1908 Rutherford, cùng vi H. Geiger o tc  bc x ht α (x) bng radi (trong t nhiên,
nguyên t này c biu th bi mt ht duy nht
226
Ra
88
) và thy rng 1,00g radi bc x x = 3,42.10
10

ht
α mi giây.
Nm 1911, Rutherford và B. Boltwood o tc  to thành heli t radi. Thí nghim này cho phép

các ông có c tr s chính xác nht có th có vào thi gian y ca s Avogadro, min là tr s th tích
mol ca khí lý tng c bit rõ.  t c mc ích này, mt mu mui radi c làm tinh khit t
mt sn phm phân rã có cha m = 192mg Ra c cho vào mt thit b và o th tích khí heli thoát ra.
Sau 83 (t = 83,0 ngày) ngày làm thí nghim, thu 
c 6,58mm
3
khí He (0
o
C và 1atm).
 hiu c các kt qa thí nghim, ta cn s  ng hc phân rã phóng x ca Ra cho di
ây (ghi trên mi tên là chu k bán hu, ghi di mi tên là kiu phân rã).
Ra
> 1500 nam
α
Rn
3,83 ngay
α
RaA
3,05ph
α
RaB
26,8ph
β
RaC
19,7ph
β
RaC'
1,63.10
-4
s

α
RaD
27,1 nam
β
RaE
5 ngay
β
Po
138 ngay
α
Pb
(RaA – RaE là các sn phm trung gian ca s phân rã radon)
1. Vit nm phân rã phóng x u tiên, dùng cách biu din cho thy s hiu nguyên t, s khi ca tt
c các ht nhân có liên quan.
c lng ban u cho thy các chu k bán hy ca tt c các sn phm phân rã ca radi, tr
RaD và Po, có th c coi nh không áng k so vi thi gian o t. Dùng c lng này  tin hành
các tính toán sau:
2. a) Có bao nhiêu nguyên t He c hình thành t mi nguyên t radi phân rã sau 83 ngày?
b) Có tng cng bao nhiêu nguyên t
 heli c to thành trong thí nghim?
3. Hãy tính tr s gn úng ca s Avogadro t s liu trên. Bit ti 0
o
C và 1atm thì V = 22,4L.
 tính c s Avogadro chính xác hn, chu k bán hy ca Radon (t
1/2
(Rn) = 3,83 ngày)
không th b qua, vì chu k này là áng k so vi thi gian tin hành thí nghim t; ngha là không phi
mi nguyên t radon b phân rã vào cui thí nghim.
4. Chn tng quan gia tc  phân rã k ca bt kì ht nhân nào ã cho so vi chu k bán hu t
1/2

ca
nó.
a) k = 1/T
1/2
.
b) k = ln2/T
1/2
.
c) k = ln2.T
1/2
.
d) k =
π/T
1/2
.
5. a) Dùng s  ng hc n gin:
A
21
RaRnRa
kk
⎯→⎯⎯→⎯
(trong ó k
1
và k
2
là hng s tc  ca các phn ng tng ng). Vit biu thc quan h gia s
nguyên t radon vào lúc cui thí nghim N’
Rn
và s nguyên t radi N
Ra

.
- N’
Rn
= k
1
.N
Ra
/k
2
.
- N’
Rn
= k
2
.N
Ra
/k
1
.
- N’
Rn
= k
1
.N
Ra
/2k
2
.
- N’
Rn

= k
1
.N
Ra
/3k
2
.
b) Tính N’
Rn
dùng tc  phân rã radi cho  trên (x = 3,42.10
10
ht α mi gam radi trong mt giây).
6. Có bao nhiêu nguyên t heli có th c to thành t các nguyên t radon còn li lúc cui thí
nghim N’
Rn
, nu tt c các nguyên t này phân rã thành RaD?
- 4N’
Rn
.
- 2N’
Rn
.
- 5N’
Rn
.
- N’
Rn
.
- 3N’
Rn

.
7. Dùng li gii ca các câu hi trên, hãy tính mt giá tr gn úng tt hn ca
a) S nguyên t Heli to thành.
b) S Avogadro.
BÀI GIẢI:
1)

ePbPo
ePoBi
eBiPb
HePbPo
HePoRn
HeRnRa
+→
+→
+→
+→
+→
+→
210
82
214
84
214
84
214
83
214
83
214

82
4
2
214
82
218
84
4
2
218
84
222
86
4
2
222
86
222
88

2) a) 4
b) N
He
= 4xmt = 4.3,42.10
10
.0,192.(83.24.3600) = 1,9.10
17
.
3) S Avogadro N
A

là s ht vi mô có trong 1 mol
N
A
= N
He
/n
He
vi N
He
là s nguyên t heli và n
He
là s mol He to thành trong khong thi gian t.
Nu gi thit rng tt c các nguyên t radon to thành t các nguyên t radi u phân rã trong thi gian
thí nghim (gi thit này theo sau gi thit là chu k bán hy ca radon có th b qua so vi thi gian 83
ngày, iu này dn n sai s khong 5%), khi y s nguyên t heli bc x trong khong thi gian t là
N
He
= 4xmt và ta có th tính c N
A
= 6,4.10
23
mol
-1
.
4) b)
5) a) N’
Rn
= k
1
.N

Ra
/k
2
.
S nguyên t radon t n trng thái gn tnh (cân bng phóng x), ti ó tc  to thành bng
tc  phân rã k
2
N’
Rn
= k
1
.N
Ra
, t ó N’
Rn
= k
1
.N
Ra
/k
2
.
b)Tc  phân rã ca radi là k
1
N
Ra
= xm, t ó ta có th tính c N’
Ra
= 3,14.10
15

.
6) 3N’
Rn
.
7) a) N
He
= 4xmt – 3N’
Rn
= 1,79.10
17
.
b) N
A
= N
He
/V
He
= 6,09.10
23
.
OLYMPIC HÓA HỌC QUỐC TẾ 1997:
St kim loi nóng chy  1811K. Gia nhit  phòng và im nóng chy ca nó, st kim loi có
th tn ti  các dng thù hình và các dng tinh th khác nhau. T nhit  phòng n 1185K, st có cu
to tinh th dng lp phng tâm khi (bcc) quen gi là st-? T 1185K n 1667K st kim loi có cu
to mng lp phng tâm din (fcc) và c gi là st-? Trên 1167K và cho ti 
im nóng chy st
chuyn v dng cu to lp phng tâm khi (bcc) tng t st-? Cu trúc sau cùng (pha cui) còn c
gi là st-?
1) Cho bit khi lng riêng ca st kim loi nguyên cht là 7,874g.cm
-3

 293K,
a) Tính bán kính nguyên t ca st (cm).
b) c lng khi lng riêng ca st (tính theo g.cm
-3
)  1250K
Chú ý: B qua các nh hng không áng k do s giãn n nhit ca kim loi.
Thép là hp kim ca st và cacbon, trong ó mt s khong trng gia nguyên t st (các hc)
trong mng tinh th b chim bi các nguyên t nh là cacbon. Hàm lng cacbon trong hp kim này
thng trong khong 0,1% n 4%. Trong lò cao, s nóng chy ca st càng d dàng khi thép cha 4,3%
theo khi lng. Nu hn hp này c làm l
nh qúa nhanh (t ngt) thì các nguyên t cacbon c
phân tán trong mng st-?. Cht rn mi này - c gi là martensite - rt cng và giòn. Dù hi b bin
dng, cu to tinh th ca cht rn này là ging nh cu to tinh th ca st-? (bcc).
2) Gi thit rng các nguyên t cacbon c phân b u trong cu trúc ca st.
a) c tính hàm lng nguyên t cacbon trong mt t bào n v (ô mng c
 s) ca st-? trong
martensite cha 4,3%C theo khi lng.
b) c tính khi lng riêng (g.cm
-3
) ca vt liu này.
Khi lng mol nguyên t và các hng s:
M
Fe
= 55,847g.mol
-1
.
M
C
= 12,011g.mol
-1

.
N
A
= 6,02214.10
23
mol
-1
.
BÀI GIẢI:
1) Các bc tính toán:
1. nh ngha các tham s ca chiu dài (a, b, c, d
1
, d
2
và r) và th tích (V
1
và V
2
) cho c
hai cu to bcc và fcc ca st.
2. Tính th tích V
1
ca ô mng n v ca st - α nh khi lng riêng ca nó (ρ
bcc
) 
293K, khi lng mol nguyên t ca st (M
Fe
), và s Avogadro N
A
.

3. Tính chiu dài d
1
cnh ca ô mng n v bcc t th tích ca nó.
4. Tính bán kính nguyên t r ca st t chiu dài d
1
.
5. Tính chiu dài d
2
ca cnh ô mng n v fcc ( 1250K) t bán kính nguyên t r ca
st.
6. Tính th tích V
2
ca ô mng n v fcc ca st - γ t chiu dài d
2
ca cnh.
7. Tính khi lng m ca s nguyên t st trong mt ô mng n v ca st -
γ t khi
lng mol nguyên t M
Fe
ca st và s Avogadro N
A
.
8. Tính khi lng riêng (
ρ
fcc
) ca st - γ t các gía tr ca m và V
2
.
Mt hng khác  tìm khi lng riêng
ρ

fcc
ca st - γ là tính ti l phn trm khong không gian
chim ch trong c hai loi ô mng n v bcc và fcc, có th thay th các bc t 5 n 8 bng các bc
t 5’ n 8’ sau ây:
5’. Tính t l phn tm khong không gian chim ch ca ô mng n v bcc.
6’. Tính t l phn tm khong không gian chim ch ca ô mng n v fcc.
7’. T t l fcc/bcc ta suy ra c t
l: ρ
bcc
/ρ
fcc
.
8’ T gía tr cho trc  b 7’ ta tính c
ρ
fcc
.
2) Các chi tit:
1.  293K st -
α có cu trúc tinh th bcc.
Mi ô mng n v thc s cha hai nguyên t, trong ó mt nguyên t  tâm ca ô mng.
 1250K, st -
γ có cu to tinh th fcc.
Mi ô mng n v thc s cha 4 nguyên t và  tâm ca mi mt có mt na nguyên t.
r: bán kính nguyên t ca st
a: chiu dài ng chéo mt mt ca ô mng n v bcc.
b: chiu dài ng chéo qua tâm ca ô mng n v bcc.
c: chiu dài ng chéo mt mt ca ô mng n v fcc.
d
1
: chiu dài cnh ca ô mng n v bcc ca st - α.

d
2
: chiu dài cnh ca ô mng n v bcc ca st - γ.
V
1
: Th tích ca ô mng n v bcc ca st - α.
V
2
: Th tích ca ô mng n v bcc ca st - γ.
V
a
: th tích chim bi mt nguyên t.
V
a1
: Th tích chim bi hai nguyên t trong mt ô mng n v bcc.
V
a2
: Th tích chim bi bn nguyên t trong mt ô mng n v fcc.
R
1
: T l phn trm khong không gian chim ch trong mt ô mng n v bcc.
R
2
: T l phn trm khong không gian chim ch trong mt ô mng n v fcc.
V
a
= (4/3)πr
3
V
a1

= 2V
a2
V
a2
= 4V
a

b = 4r a
2
= 2d
1
2
b
2
= d
1
2
+ a
2
= 3d
1
2
⇒ d
1
= (16r
2
/3)
1/2
.
V

1
= d
1
3
= [(16r
2
/3)
1/2
]
3
c = 4r c
2
= 2d
2
2
⇒ d
2
= (16r
2
/2)
1/2
.
V
2
= d
2
3
= [(16r
2
/2)

1/2
]
3

2. 1,000cm
3
st có khi lng 7,874g  293K (ρ
bcc
).
1 mol st có khi lng 55,847g (M
Fe
).
Vy 0,1410mol (7,874/55,847) ca st chim trong th tích 1,000cm
3
hoc 1mol st s
chim th tích 7,093cm
3
.
1 mol tng ng chim 6,02214.10
23
nguyên t.
V
1
= 7,093.2/(6,02214.10
23
) = 2,356.10
-23
cm
3
mi n v ô mng.

3. d
1
= V
1
1/3
= 2,867.10
-8
cm.
4. Vi cu to bcc, gía tr ca d
1
có th c biu th là: d
1
= (16r
2
/3)
1/2
. Vy gía tr ca r
s là: r = (3d
1
2
/16)
1/2
= 1,241.10
-8
cm.
5.  1250K, trong cu to fcc, d
2
= (16r
2
/2)

1/2
= 3,511.10
-8
cm.
6. V
2
= d
2
3
= 4,327.10
-23
cm
3
.
7. Khi lng m ca 4 nguyên t st trong ô mng n v fcc s là:
m = 55,847.4/(6,02214.10
23
) = 3,709.10
-22
g
8.
ρ
fcc
= m/V
2
= 8,572g/cm
3
.
Cách gii khác  tìm khi lng riêng
ρ

fcc
ca st - γ:
5’. R
1
= [(V
a1
)/V
1
].100% = 68,02%
6’. R
2
= [(V
a2
)/V
2
].100% = 74,05%
7’.
ρ
bcc
/ρ
fcc
= 74,05/68,02 = 1,089
8’.
ρ
fcc
= 8,572g/cm
3
.
3) Các bc tính toán:
1. T phn trm cu thành ca martensite (theo khi lng), tính s mol tng ng ca cacbon và

st.
2. a t l mol C/Fe v mt ô mng n v (Ghi chú: Hai nguyên t Fe trong mi ô mng n v).
3. Tìm s nguyên be nht các nguyên t C trong s nguyên bé nht ca ô mng n v (không bt
buc).
4. Tính khi lng st trong mt ô mng n v
5. Tính khi lng cacbon trong m
t ô mng n v
6. Tính tng khi lng st và cacbon trong mt ô mng n v
7. Tính khi lng riêng ca martensite [
ρ(martensite có 4,3%C)] t tng khi lng ca C và Fe
và th tích V
1
ca ô mng n v st - α cu to bcc.
4)Chi tit:
1. Trong 100,0g martensite có 4,3%C
⇒ n
C
= 0,36mol và n
Fe
= 1,71mol.
Vy c 1 nguyên t cacbon có 4,8 nguyên t st hay 0,21 nguyên t cacbon cho mi nguyên t
st.
2. Martensite có cu to tinh th bcc (2 nguyên t st cho mi ô mng n v). Nh vy s nguyên
t cacbon trong mi ô mng n v là: 2.(1/4,8) = 0,42 nguyên t.
3. 5 nguyên t C [(0,42 nguyên t C/0,42).5] trong 12 ô mng n v [1 ô mng n v/0,42).5]
4. S gam Fe trong mi ô mng n v là: 55,847.2/6,02214.10
23
= 1,8547.10
-22
g

5. S gam C trong mi ô mng n v là: 12,011/6,02214.10
23
= 1,9945.10
-23
g
6. Tng khi lng C và Fe = 1,8457.10
-22
+ 0,42.1,9945.10
-23
= 1,938.10
-22
g.
7. Mi ô mng n v ca st -
α chim th tích V
1
= 2,356.10
-23
cm
3
.
ρ(martensite có 4,3%C) = 1,938.10
-22
/(2,356.10
-23
) = 8,228g.cm
-3
.
OLYMPIC HÓA HỌC QUỐC TẾ 1998:
Nathan Thompson là mt trong nhng c dân u tiên ca o Lord Howe ã trng trong vn
nhà mình mt s cây si châu Âu. Tuy nhiên ngi ta không th bit chính xácv thi gian ã trng vì

quyn nht kí ca ông ta ã b tht lc trong bão bin. Phía sau nhà Nathan có mt cái h nh. Qua nhiu
nm, lá cây si châu Âu và các ht tích t  áy h. Mt lng rt nh ng v phóng x Pb-210 (chu k
bán hy là 22,3 nm) cng
ng thi lng ng. Nên bit rng cây si châu Âu rng lá ngay t nm u
tiên. Nm 1995 mt nhóm nghiên cu ly mu t bùn t áy h. t bùn c ct thành nhng lát dày
1cm và kho sát trm tích và chì phóng x Pb-210.
S kho sát t bùn cho thy:
• Trm tích ca si châu Âu và ht ca nó tìm thy u tiên   sâu 50cm.
•  phóng x ca Pb-210  phn trên ca t bùn là 356Bq/kg còn   sâu 50cm là 1,40Bq/kg.
1) Nathan Thompson ã gieo ht nm nào?
Chì phóng x Pb-210 là mt trong nhng phân rã ca U-238. U-238 có trong v trái t và do
mt s nguyên nhân, mt lng nht nh Pb-210 thoát vào khí quyn và bám vào các phn t trm tích
lng ng di áy h.
Chui phân rã U-238 là:
U-238 – U-234 – Th-230 – Ra-226 – Rn-222 – (Po-218 – Bi-214)* - Pb-210 – Pb-236 (bn)
*: Chu k bán hy rt ngn, tính theo phút và ngày:
2. Bc nào trong chui phân rã gii thích bng cách nào Pb-210 li có trong nc ma trong khi
nguyên t m U-238 ch có trong v trái t.
BÀI GIẢI:
1) Ti  sâu 50cm s phân rã ca Pb-210 tng ng vi:
356 – 178 – 89 – 44,5 – 22,5 – 11,25 – 5,63 – 2,81 – 1,39 =8 chu k bán hy.
= 8.22 = 176 nm
Nu nm khai qut là 1995 thì nm gieo ht là 1995 – 176 = 1819(
±2)
2) Ra-226 – Rn-222.
OLYMPIC HÓA HỌC QUỐC TẾ 1999:
Mt trong các chui phân hy phóng x t nhiên bt u vi
232
Th
90

và kt thúc vi ng v bn
208
Pb
82
.
1. Hãy tính s phân hy
β xy ra trong chui này.
2. Trong toàn chui, có bao nhiêu nng lng (MeV) c phóng thích.
3. Hãy tính tc  to thành nng lng (công sut) theo watt (1W = Js
-1
) sn sinh t 1,00kg
232
Th
(t
1/2
= 1,40.10
10
nm).
4.
228Th
là mt phn t trong chui thori, th tích ca heli theo cm
3
ti 0
o
C và 1atm thu c là bao
nhiêu khi 1,00g
228Th
(t
1/2
= 1,91 nm) c cha trong bình trong 20,0 nm? Chu k bán hy ca

tt c các ht nhân trung gian là rt ngn so vi
228
Th.
5. Mt phân t trong chui thori sau khi tách riêng thy có cha 1,50.10
10
nguyên t ca mt ht
nhân và phân hy vi tc  3440 phân rã mi phút. Chu k bán hy tính theo nm là bao nhiêu?
Các khi lng nguyên t cn thit là:
4
He
2
= 4,00260u
206
Pb
82
= 207,97664u
232
Th
90
= 232,03805u
1u = 931,5MeV.
1MeV = 1,602.10
-13
J.
N
A
= 6,022.10
23
mol
-1

.
Th tích mol ca khí lý tng ti 0
o
C và 1atm là 22,4L.
BÀI GIẢI:
1) A = 232 – 208 = 24 và 24/4 = 6 ht anpha.
Nh vy in tích ht nhân gim 2.6 = 12 n v, nhng s khác bit v in tích ht nhân ch là
90 – 82 = 8 n v. Nên phn có 4 ht beta bc x.
2)
−
++→
β
46
4
2
208
82
232
90
HePbTh
Nng lng phóng thích Q = [m(
232
Th) – m(
208
Pb) – 6m(
4
He)]c
2
= 42,67MeV.
3) 1,00kg có cha =

24
23
10.60,2
232
10.022,6.1000
= nguyên t
Hng s phân hy ca
232
Th

DpsNA
s
6
118
710
10.08,4
10.57,1
10.154,3.10.40,1
693,0
==
==
−−
λ
λ

Mi phân hy gii phóng 42,67MeV
Công sut = 4,08.10
6
.42,67.1,602.10
-13

= 2,79.10
-5
W.
4) HePbTh
4
2
208
82
228
90
5+→
Chu k bán hy ca nhng ht trung gian khác nhau là khá ngn so vi
228Th
.

()
120
23
10.58,9
228
10.022,6.00,1
91,1
693,0
−
=
⎥
⎦
⎤
⎢
⎣

⎡
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
== yNA
λ

S ht He thu c:
N
He
= 9,58.10
20
.20.5 = 9,58.10
22
ht
V
He
= 3,56.10
3
cm
3
= 3,56L.
5) A = λ.N

75,5
.693,0693,0
2/1

===
A
N
t
λ
nm.
OLYMPIC HÓA HỌC QUỐC TẾ 2001:
S ph thuc gia  dài sóng và quang ph vch ca nguyên t hydro ã c bit n ln u
tiên bi mt lot các công trình ca mt giáo viên ngi Thy S là ông Johan Jakob Balmer. Balmer ã
a ra công thc thc nghim:
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
−=
22
1
2
11
n
R
H
λ

Vi R
H
=
1

33
4
109768
8
.
−
= cm
ch
em
o
e
ε

R
H
là hng s Rydberg, m
e
là khi lng electron. Niels Bohr ã chng minh c công thc
trên bng lý thuyt nm 1913. Công thc này úng vi h nguyên t, ion ch có 1e.
1.1. Tính bc sóng dài nht bng Å (1Å = 10
-10
m) trong dãy Balmer ca ion He
+
, b qua s chuyn
ng ca ht nhân.
1.2. Mt công thc tng t nh công thc ca Balmer c áp dng cho các vch ph khác sinh ra
khi i t mc nng lng cao hn xung mc nng lng thp nht. Vit công thc ó và hãy s
dng nó  tính nng lng  trng thái c bn ca nguyên t hydro (eV)
Nguyên t hydro “muon”
1

cng tng t nh nguyên t hydro nhng các electron b thay th
bng “muon”. Khi lng ca “muon” gp 207 ln khi lng electron trong khi in tích ca nó cng
ging nh in tích ca electron. “Muon” có thi gian tn ti rt ngn nhng  bài toán này chúng ta
không xét n s kém bn ca nó.
1.3. Xác nh mc nng lng th nht và bán kính Bohr th nht ca nguyên t hydro “muon”. B
qua s
chuyn ng ca các ht nhân. Bit bán kính ca qy o th nht ca nguyên t hydro là
o
e
o
o
A
em
h
a 53,0
2
2
==
π
ε

Bc tranh toàn cnh v lý thuyt “qy o” ca Bohr ã c thay th bng lý thuyt lng t
vi khái nim v “obitan”. Obitan ψ
1s
(r)  trng thái c bn ca nguyên t hydro c cho di ây:
0
/
3
0
1

1
ar
s
e
a
−
=
π
ψ

r là khong cách t electron ti ht nhân, a
o
là bán kính Bohr.


1
“muon” là mt loi ht nng (h lepton)
1.4. Xem bán kính ca lp v hình cu là a
o
và  c là 0,001a
o
. c lng xác sut tìm thy
electron trong lp v này. Th tích ca hình cu có bán kính trong r và có  c r c tính
bng công thc V = 4πr
2
r.
- Phân t H
2
có th c phân ly theo hai hng:
(i): H

2
→ H + H (hai nguyên t hydro c lp)
(ii): H
2
→ H
+
+ H
-
(1 proton và 1 ion hydrua)
 th nng lng ph thuc vào khong cách (E = f(R)) ca H
2
c ch ra mt cách s lc 
s  di ây. Nng lng nguyên t và phân t c cho trong cùng mt t l:


1.5. Cho bit phn ng (i) và (ii) ng vi ng cong nào?
1.6. Xác nh giá tr ca nng lng phân ly (D
e
) bng n v eV ca H
2
ng vi phn ng (i) và (ii).
1.7. T các s liu ã cho tính nng lng ca qúa trình H
-
→ H + e
1.8. H
-
là h 2e. Gi s rng công thc tính nng lng ca Bohr là phù hp vi mi e và in tích
tác dng lên mi e là in tích hiu dng Z*. Tính Z* ca H
-
.

BÀI GIẢI:
1. Bc sóng dài nht λ
L
ng vi n = 3.
i vi He
+
:
o
H
A
n
R 1,1641
1
2
1
4
1
22
=
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
−=
λ

2.
4,3,2;

1
1
11
22
=
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
−= n
n
R
H
λ

E = -hcR
H
= -13,6eV.
3 Mc nng lng thp nht = -207.13,6 = -2,82keV.
Bán kính ca qy o Bohr th nht = 0,53/207 = 2,6.10
-3
o
A
4 Xác sut =
422
2
10.41,5004,0001,0.4)(
−−

== eaaa
ooo
πψ

5 ng cong nng lng ca phn ng (i) thp hn (ii).
6 (i) 4,7eV
(ii) 17,6eV
7 Ái lc electron = -13,6 – (-14,3) = 0,7eV
8 Z
*
= 0,7.
OLYMPIC HÓA HỌC QUỐC TẾ 2001:
Khoáng cht trong cát bin – monazit – là ngun giàu thori có sn  bang Kerala (n ). Mt
mu monazit cha 9%ThO
2
và 0,35% U
3
O
8
;
208
Pb

và
206
Pb là nhng sn phm bn tng ng vi các
qúa trình phân rã
232
Th và
238

U. Tt c chì có trong monazit u có ngun gc t cùng mt cht phóng
x.
T s các ng v (
208
Pb/
232
Th) o c bng ph khi lng trong mu monazit là 0,104. Chu
k bán hu ca
232
Th và
238
U ln lt là 1,41.10
10
nm và 4,47.10
9
nm. Gi s rng
208
Pb;
206
Pb;
232
Th
và
238
U tn ti nguyên vn t khi hình thành khoáng monazit.
1. Tính tui (thi im bt u hình thành) khoáng monazit.
2. Tính t l (
206
Pb/
238

U) trong mu monazit.
3. Thori – 232 là nguyên liu ch to nng lng ht nhân. Trong qúa trình chiu x nhit ntron nó
hp th 1 ntron và sinh ra ng v
233
U bng phóng x β. Vit các phn ng ht nhân hình thành
233
U t
232
Th.
Trong phn ng phân hch ht nhân ca
233
U mt hn hp sn phm phóng x c hình thành.
S phân rã sn phm
101
Mo

bt u chu tác dng ca phân rã nh sau:
RuTcMo
phtpht
101
44
3,14
101
43
6,14
101
42
2/12/1
⎯⎯⎯→⎯⎯⎯⎯→⎯
==

4. Mt mu tinh khit ch cha
101
Mo cha 5000 nguyên t
101
Mo. Hi có bao nhiêu nguyên t
101
Mo;
101
Tc;
101
Ru s xut hin sau 14,6 phút.
BÀI GIẢI:
1. N =
2/1
/693,0 tt
o
eN
−

1
2/1
/693,0
−=
−
tt
o
e
N
NN

(N
o
– N): S nguyên t
232
Th phân rã = s nguyên t
208
Pb hình thành.
Thay s vào ta tính c: t = 2,01.10
9
nm.
2. t x = (
206
Pb/
238
U). Ta có:
1
2/1
/693,0
−=
tt
ex
Thay t = 2,01.10
9
nm và t
1/2
= 4,47.10
9
nm ta thu c kt qa x = 0,366
3.

UPaThTh
n
233
92
233
91
233
90
),(
232
90
⎯→⎯⎯→⎯⎯⎯→⎯
−−
ββγ

4 S nguyên t ca
101
Mo (N
1
) trong mu sau mt chu k bán hy là: N
1
= 2500
S nguyên t
101
Tc c cho bi h thc:
()
tt
o
ee
N

N
21
12
1
2
λλ
λλ
λ
−−
−
−
=
Vi N
o
= 5000 là s nguyên t
101
Mo ban u
3,14
693,0
6,14
693,0
2
1
=
=
λ
λ

Và ti thi im t = 14,6ph ta tính c N
2

= 1710
S nguyên t
101
Ru ti 14,6ph là N
3
= N
o
– N
1
– N
2
= 790 nguyên t.
OLYMPIC HÓA HỌC QUỐC TẾ 2005:
1. V công thc Lewis ca mi phân t sau:
a) N
2
.
b) NH
3
.
c) O
3
.
d) SO
3
.
2 V công thc Lewis ca cacbon monoxit và xác nh in tích hình thc, trng thái oxy hóa ca
cacbon và oxy trong cacbon monoxit.
Thioure – S, S – dioxit có khung cu to nh sau:
O

S
O
C
N
N
H
H
H
H

3 Vit công thc Lewis cho Thioure – S, S – dioxit vi in tích hình thc ca tt c các nguyên t
bng không.
4 Da vào thuyt sc y cp electron (VSEPR). Hãy xác nh dng hình hc ca nguyên t lu
hunh, cacbon và nit da vào cu trúc Lewis ã  ra  câu 3.
4a. Dng hình hc ca nguyên t lu hunh là dng nào trong 3 dng sau:
a) Tháp tam giác.
b) Tam giác phng.
c) Ch T
4b. Dng hình hc ca nguyên t cacbon là dng nào trong 3 dng sau:
a) Tháp tam giác.
b) Tam giác ph
ng.
c) Ch T.
c. Dng hình hc ca nguyên t Nit là dng nào trong 3 dng sau:
a) Tháp tam giác.
b) Tam giác phng.
c) Ch T.
Cu trúc phân t  trng thái rn thng c xác nh bi phng pháp ph tia X. Da vào
phng pháp này thì cu trúc ca Thioure – S, S – dioxit s nh sau:
S

O
O
C
N H
N H
H
H
65
o

Tt c các nguyên t N, H u nm trong cùng mt phng vi S, C và góc nh din gia mt phng
OSO và SC(NH
2
)
2
là 65
o
.
5. Vit công thc Lewis và các công thc cng hng phù hp vi các d kin ã cho
BÀI GIẢI:
1:
O
O
O
OO
O
N
Na)
c)N
b)

H
H
H
d)
S
O
O
O
S
O
O
O

Có th chp nhn các câu tr li sau:
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O

Nhng các câu tr li sau là sai:
O
O

O
O
O
O
O
O
O

2:

C
O
hay
CO

in tích hình thc: C
-1
; O
+1

Trng thái oxy hóa: C
2+
; O
2-
.
3:

Cu trúc úng:
S
C

N
N
O
O


Cu trúc không úng (phi thêm in tích hình thc):
S
C
N
N
O
O

4:

S (b): tam giác phng
C (b): tam giác phng
N (a): tháp tam giác
5:

S
C
N
N
O
S
C
N
N

O
O
S
C
N
N
O
O
+
O

III. BÀI TẬP CHUẨN BỊ CHO CÁC KỲ THI OLYMPIC HÓA HỌC QUỐC TẾ:
OLYMPIC HÓA HỌC QUỐC TẾ 1998:
Các khí him ã tng c ngh là hoàn toàn tr và hoàn toàn không có kh nng to liên kt hóa
hc. Ngày nay nhn thc trên ã thay i, hu ht các sách giáo khoa hóa hc ã mô t mt s hp cht
có cha krypton và xenon ã cô lp c.
a) Dùng thuyt liên kt hóa tr (VB), d oán hình hc phân t có th có ca XeF
2
v à XeF
4
.
b) S oxy hóa ca Xe trong mi hp cht trên là bao nhiêu? Ta d oán chúng phn ng nh mt cht
oxy hóa hay cht kh?
c) Heli c bit nh là mt nguyên t tr nht trong mi nguyên t; dù vy tính "tr" ca heli cng ch
gii hn trong phn ng ca nó vi các nguyên t và phân t trung hoà khác. Các hp cht ca heli, vi
các liên kt hóa hc hình thc ca heli và các nguyên t khác, có th tn ti khi xét toàn b tiu phân có
mang in tích (thng là in tích dng). Ví d, nguyên t Heli có th to c các hp cht quan sát
c (không nht thit tn ti lâu) vi H
+
, vi He

+
và vi He
2+
. Dùng thuyt MO  xác nh bc liên
kt cho mi trng hp.
d) Các cation 2+ (di-cation) hai nguyên t bn vng có công thc XHe
2+
thng ch có th có khi nng
lng ion hóa IE(X
+
) < IE(He): ngha là, khi nng lng cn thit  ion hóa tip X
+
nh hn nng
lng cn thit  ion hóa He. Không cn da vào bng tr s các mc nng lng ion hóa k tip ca
nguyên t, hãy xác nh nguyên t 'Z' nào trong khong t H n Ar phù hp nht vi tiêu chun này.
e) Nguyên t nào ngay sát vi nguyên t Z  ã nh trên (ngha là nguyên t sát trái, sát phi, sát trên, sát
di nguyên t Z trong bng tun hoàn) là thích hp nht  cng to c mt di-cation bn v
ng vi
He? Nguyên t nào ngay sát nguyên t Z là khó có th to c di-cation nh trên?
BÀI GIẢI:
a)
Xe
F
F
Xe
F
F
F
F

XeF
2
có 5 ôi electron trên Xe, vy cu to s da trên cu hình electron lng tháp tam
giác. Trong 3 kh nng sau:
Xe
F
F
XeF
F
XeF F

cu to thng hàng làm gim n ti thiu lc y gia các cp electron không liên kt
(các ôi này gn Xe hn nhng ôi electron tham gia liên kt trong liên kt Xe-F) và do vy
dng hình hc tuyn tính (thng) c u ãi hn.
XeF
4
có 6 ôi electron trên Xe, nên cu to da trên cu hình tám mt (bát din). Trong
hai kh nng.
Xe
F
F F
F
Xe
F
F F
F

Cu to phng làm gim ti a lc y gia các ôi electron không liên kt và c u
tiên hn.
b) F luôn có s oxy hóa là -1. Vì vy các s oxy hóa tng ng ca Xe là +2 (XeF

2
) và +4
(XeF
4
). Các tiu phân này là nhng tác nhân oxy hóa rt mnh.
c) Không k s sai bit mc nng lng ca H và He, ta có th v các gin  MO sau:








1s
1s
H
+
He
σ
σ
*

T các gin  này, có th thy rng c HeH
+
và He
2
2+
u có bc liên kt là , trong khi He
2
+
có
bc liên kt là 0,5.
d) Các nguyên t nhóm II có nng lng ion hóa th hai khá thp (Vì Be
+
→ Be
2+
hoc Mg → Mg
2+
to
ra mt lp ngoài cùng bão hoà, có cu hình khí him 1s
2
hay 1s
2
2s
2
2p
6
). Mg
2+

có hiu ng màn che tt
hn Be
2+
nên IE(Mg
+
) < IE(Be
+
). Do ó Mg phù hp nht vi 'Z'.
e) Trong các nguyên t k cn Mg: Ca có nng lng ion hóa th hai thp nht trong s các nguyên t
(Be, Na, Al, Ca). Vì nhng lí do tng t ã nêu trên. Nên Ca thích hp nht  to dication bn vi He.
Na
+
ã có lp v ngoài cùng bão hoà, nên rt khó xy ra qúa trình Na
+
→ Na
2+
. Vì vy kh nng  na
to dication vi He là ít nht
OLYMPIC HÓA HỌC QUỐC TẾ 1998:
Heli là nguyên t duy nht trong bng tun hoàn tìm thy c trong mt vt th ngoài trái t
(hào quang mt tri) trc khi cô lp c trong phòng thí nghim. Ta bit c nhiu tính cht lí hc
và hóa hc ca heli; nhng trong gn 30 nm, t nm 1868, ph mt tri là ngun duy nht cung cp
thông tin v nguyên t him này.
a) Vi kin thc hin nay v lý thuyt lng t, ph này cha nhiu d
 kin hu ích  phân tích. Chng
hn nh ph thy c bao gm mt dãy các vch hp th ti  dài sóng 4338, 4540, 4858, 5410 và
6558Å (1Å = 10
-10
m). Khong cách gia các vch ch ra rng s hp th tu thuc trng thái kích thích
ca nguyên t hoc ion "kiu hydro" (nh nhng tiu phân có cu hình electron tng t H). Tiu phân

này là He, He
+
hay He
2+
?
b) Ta thy rng mc nng lng chung cho các trung gian liên quan n vch hp th này u  trng
thái nng lng thp n
i
= 4. Các vch hp th tng ng  trng thái n
f
cao hn có c im gì? Tính
hng s kiu Rydberg (ngha là hng s tng ng R
H
trong quang ph hydro nguyên t) ca tiu
phân hp th (He
i+
) th hin trong các trung gian trên?
c) Nng lng ion hóa (Ionization energy, vit tt là IE) ca các tiu phân thng c o theo
electronvon (eV). T ính IE(He
i+
)?
d) T ph nguyên t, c bit rng IE(He
+
)/IE(He) = 2,180. Tng ca hai nng lng ion hóa này là
nng lng xut hin, AE(He
2+
), ca s to thành He
2+
t He. Tr s AE(He
2+

)

là lng t bé nht ca
nng lng phi cung cp cho He  tách c hai electron ca nguyên t. Tính tn s và  dài sóng ca
photon có nng lng thp nht có kh nng nh hng n s ion hóa kép ca heli. Ánh sáng mt tri
ti b mt trái t có th là ngun cung cp các photon nói trên có hiu qa không?
Các hng s cn thit:
c = 2,997925.10
-8
ms
-1

h = 6,62618.10
-34
Js
1eV = 96,486kJ.mol
-1
= 2,4180.10
14
Hz

1s
1s
He
+
He
1s
1s
He
2+

He
σ
σ
*
σ
σ
*
BÀI GIẢI:
a) Nguyên t heli có 2e; tiu phân "kiu hydro" ch có 1e. Do ó tiu phân  cp phi là He
+

b) Ph hydro tuân theo biu thc:
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
−=∆
22
11
fi
H
nn
RE
Trong trng hp này, các vch ca He
+
s tuân theo:

⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
−=∆
−
22
1
4
1
f
He
n
RE
Vi E = hc/λ, chuyn thành:
1
22
1
4
1
−
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜

⎜
⎝
⎛
−=
+
f
He
n
hc
R
λ

Nay th các ph vào biu thc tng quan trên. Gi s rng  dài sóng dài nht quan sát c là
6558Å (là chuyn tip có nng lng thp nht) tng ng vi n
f
= 5; ta có:
λ
N
f
"R(He
+
)"
6,558.10
-7
5 1,35.10
-17
J
5,410.10
-7
6 1,06.10

-17
J
4,858.10
-7
7 0,97.10
-7
J
4,540.10
-7
8 0,93.10
-17
J
4,338.10
-7
9 0,91.10
-17
J
Nu úng, mi chuyn tip phi cho cùng gía tr R(He
+
). Rõ ràng là không úng nên phi chn li:
Nu ta chn n
f
= 6 cho chuyn tip 6558Å, ta có:
λ
N
f
"R(He
+
)"
6,558.10

-7
5 8,72.10
-18
J
5,410.10
-7
6 8,72.10
-18
J
4,858.10
-7
7 8,72.10
-18
J
4,540.10
-7
8 8,72.10
-18
J
4,338.10
-7
9 8,72.10
-18
J
Gía tr thu c ca R(He
+
) không i, vy kt qa này là úng.
c) IE(He
+
) bng R(He

+
).  i thành electronvon, cn nhân cho 6,02205.10
23
mol
-1
và chia cho
96486J.mol
-1
.eV
-1
: tính c IE(He
+
) = 54,44eV
d) IE(He
+
)/IE(He) = 2,180; nên IE(He) = 24,97eV
Vy AE(He
2+
) = 79,41eV = 1,272.10
-17
J
Có th tính tn s, ν = E/h = 1,920.10
16
s
-1
, và  dài sóng λ = c/v = 15,61nm, ca photon cso nng
lng thp nht có kh nng ion hóa kép (2 ln).  dài sóng này rt ngn hn  dài sóng ca ph thy
c (kh kin) (300nm < λ < 700nm): mt tri không phi là "th en"  nóng  to nhiu phôtn nh
vy và hu ht s b khí quyn hp th trc khi n c trái t.
OLYMPIC HÓA HỌC QUỐC TẾ 1998:

Mt mu diclopropadien c phân tích bng khi ph k. Khi ph cho thy mt mi rt rõ  t
l khi:in tích (m/z) là 75, mt mi khác ti m/z = 77.  iu kin vn hành nht nh ch quan sát
thy hai mi trên trong khi ph.  iu kin khác, cùng mt mu th cho mt s mi khác, bao gm
m/z = 82 (không có 83) và m/z =28 (nhng không có 27). Không tùy thuc vào i
u kin vn hành, mi
ti m/z = 77 luôn có cng  bng 60% cng  ca mi ti m/z = 75.