Câu 4: Băng khô

1. Trong những điều kiện nhất định, các phân tử

CO2 có thể tạo thành tinh thể và thường được gọi là “băng khô”. Trong ô mạng đơn vị lập phương của băng khô, các nguyên tử carbon nằm ở các vị trí đỉnh và tâm mặt, và các trục phân tử nằm song song với đường chéo khối của hình lập phương như trong hình minh họa. Độ dài liên kết C—O là 116 pm. a) Xác định số đơn vị phân tử trong ô mạng băng khô. b) Mô tả kiểu cấu trúc tinh thể của băng khô. c) Biết rằng khối lượng riêng của băng khô là 1.64 g·cm-3, hãy tính hằng số ô mạng đơn vị a của băng khô. d) Xác định hệ số tọa độ của nguyên tử oxygen được đánh dấu trong hình. 2. Các tiểu phân thú vị chứa carbon và oxygen tạo thành một nhóm anion vòng với công thức tổng quát (CnOn)2- (n = 3, 4, 5, 6); chúng có cấu trúc phẳng, và những tiểu phân này đóng vai trò quan trọng trong lĩnh vực tổng hợp hữu cơ. a) Biểu diễn cấu tạo của H2C4O4 (squaric acid). b) Biểu diễn cấu tạo của anion squarate (vẽ tất cả các dạng cộng hưởng bền). 3. Cyclo[18]carbon (vòng 18 cạnh tạo thành bởi các nguyên tử carbon, kí hiệu là O) là một dạng thù hình tương đối mới của carbon. Cấu trúc của hợp chất này đã được đề xuất vào thập niên 1960, và vào năm 2019, nhóm nghiên cứu hợp tác giữa tập đoàn IBM và Đại học Oxford đã xác thực cấu trúc bởi thao tác quy mô nguyên tử với carbon oxide C24O6 (kí hiệu là P) nhờ sự trợ giúp

của kính hiển vi lực điện tử (AFM, atomic force microscopy). Trong quá trình khám phá cấu trúc của cyclo[18]carbon, sử dụng dẫn xuất của squarate (CH3)C4O4 và Li-C≡C-SiR3 (R = iPr, Me) cùng các tác nhân khác, các nhà khoa học đã khéo léo thiết kế lộ trình điều chế phân tử vòng P. Trong phân tử P, có trục quay bậc ba, và có bốn cách chuyển hóa P thành O, liên quan đến hai trung gian X và Y – trong đó X có khối lượng nhỏ hơn 14.6% so với P, còn Y thì nhỏ hơn 29.2%. Hãy biểu diễn cấu tạo của O, P, X, Y.

Hướng dẫn

1.

a) 4 phân tử CO2. b) Mạng lập phương đơn giản. c) a = 563 pm. d) Độ dài đường chéo khối  a 3 975 pm.Tọa độ của nguyên tử được đánh dấu là (0.119, 0.119, 0.119).

2. a)

b)

3.