34 Internationale Chemie Olympiade Groningen, woensdag, 10 juli ...

+ H s
Naam: Studentnummer:
Thema IV - De Chemie met betrekking tot Licht en Energie
Scheikunde is belangrijk om in onze behoefte van licht en energie te voorzien. Ons
leven zonder kunstlicht en zonder energie voor mobiliteit is ondenkbaar.
OPGAVE IV-1 Verlichtingslampen
Totaalscore 7 punten
Sinds 1891 worden in Nederland verlichtingslampen gemaakt. De lampen van nu zijn enorm
verbeterd ten opzichte van de eerste lamp. De introductie van de gasontladingslamp heeft hieraan een
belangrijke bijdrage geleverd. De levensduur is vele malen groter geworden. De kleur is ook een
belangrijk aspect. Verbindingen van zeldzame aardmetalen zoals CeBr3 worden nu toegepast om een
kleurtemperatuur van 6000K te bereiken. Deze verbindingen zijn bij kamertemperatuur ionogene
vaste stoffen en bij verhitten sublimeren ze gedeeltelijk, waarbij een damp ontstaat van neutrale
metaalhalogenide moleculen. Om een hoge dampdruk te bereiken moeten sublimatie-enthalpie zo
laag mogelijk zijn
IV-1-1 Geef de thermochemische cyclus (wet van Hess) via een damp van mononucleaire ionen voor
de sublimatie van CeBr3, (Hl = Hrooster ; He = Helektrostatisch ; Hs = Hsublimatie , H betekent overal
in deze opgave H )
+
- H l
+ H e
; H s = - H l + H e
+
(CeBr 3 ) lattice
Ce 3+ + 3 Br -
+ Hs (CeBr3 ) lattice (CeBr3 ) molecule ; Hs = - Hl + He 10 or 0
- H l
+ H e
Ce 3+ + 3 Br -
De roosterenergie van een vaste stof kan met de Born–Landé formule worden berekend:
Z Z
Ae 1
Hl = f ( 1 – )
r r n
2
(CeBr 3 ) molecule
De factor fe 2 (nodig om de roosterenergie in kJ per mol te berekenen) heeft de waarde van 139 als de
ionstralen in nm worden ingevoerd. De Madelung constante A is 2,985. De Born exponent n is 11. De
waarden Z+ and Z– van de ionen zijn gehele getallen (Z– is negatief). Voor de berekening van de
energie van het gasvormige CeBr 3 (wanneer dat uit de ionen wordt gevormd) kan dezelfde Born-
Landé formule worden gebruikt, waarbij A weggelaten moet worden. De structuur van CeBr 3 in de
gasfase is vlak trigonaal. De straal van Ce 3+ is 0,115 nm en die van Br - is 0,182 nm.
1 2 3 4 5
Verdeling 10 25 25 35 5
+
23