CÂU 1.1 ĐỀ HSGQG MÔN HÓA HỌC NĂM 2023-2024

Câu 1.1. Xét hệ gồm hai nguyên tử argon (Ar) ở trạng thái cơ bản, mỗi nguyên tử được coi là một khối cầu, khoảng cách (d) giữa hai nguyên tử bằng khoảng cách giữa tâm của hai khối cầu (xem Hình 1). Coi như không có tương tác bên ngoài nào tác dụng lên hệ.
Sự phụ thuộc của thế năng tương tác (V(d)) giữa hai nguyên tử khí hiếm vào khoảng cách d có thể được xác định theo phương trình Lennard - Jones như sau:
trong đó & và ơ là các thông số đặc trưng cho từng khí hiếm. Đối với Ar, ε = 0,930 kJ mol-1 và ơ = 3,62 Ả.
Nếu V(d) nhỏ hơn 0, các nguyên tử có xu hướng tiến lại gần nhau; nếu V(d)lớn hơn 0, các nguyên tử có xu hướng tiến ra xa nhau.
a) Tính thế năng tương tác giữa hai nguyên tử Ar ở các khoảng cách d = 5,00 Ả và 3,50 Ả. Hãy cho biết ở những khoảng cách đó, các nguyên tử có xu hướng tiến lại gần hay tiến ra xa nhau.
b) Bán kính van der Waals (rvdw) của Ar là một nửa khoảng cách nhỏ nhất mà hai nguyên tử Ar có thể tiến lại gần nhau. Dựa vào phương trình Lennard - Jones, xác định rvdw (Ả) của nguyên tử Ar.
c) Xác định khoảng cách mà tại đó hệ hai nguyên tử Ar là bền nhất. Tính giá trị thế năng tương tác (kJ mol-1) tai khoảng cách đó