(This question paper consists of 4 questions on 7 printed pages) (Kertas soalan ini mengandungi 4 soalan dalam 7 halaman yang dicetak)

Transkripsi

1 UNIVERSITY OF MALAYA UNIVERSITI MALAYA EXAMINATION FOR THE DEGREE OF BACHELOR OF SCIENCE PEPERIKSAAN IJAZAH SARJANA MUDA SAINS ACADEMIC SESSION 2011/2012 : SEMESTER 2 SESI AKADEMIK 2011/2012 : SEMESTER 2 SCES2338 : SOLID STATE CHEMISTRY KIMIA KEADAAN PEPEJAL June 2012 Jun 2012 TIME : 2 hours MASA : 2 jam INSTRUCTIONS TO CANDIDATES : ARAHAN KEPADA CALON : This paper consists of Section A and B. Kertas soalan ini mengandungi Bahagian A dan B. Answer the questions according to the instructions given in each section. Jawab soalan mengikut arahan yang diberikan dalam setiap bahagian. (This question paper consists of 4 questions on 7 printed pages) (Kertas soalan ini mengandungi 4 soalan dalam 7 halaman yang dicetak)

2 SCES2338/02 SECTION A (50 MARKS) BAHAGIAN A (50 MARKAH) Answer ALL questions. Jawab SEMUA soalan. 1. (a) Write a short note on the following: Tulis nota pendek bagi yang berikut: (i) (ii) (iv) atomic packing factor faktor pemadatan atom metallic crystal hablur logam coordination number nombor koordinasi radius ratio rule aturan nisbah jejari (12 marks/markah) Gold crystallizes according to a face-centred cubic arrangement. The observed unit cell length is 4.07 Å. Emas menghablur menurut susunan kubik berpusat muka. Panjang sel unit yang diperhatikan adalah 4.07 Å. (i) Calculate the radius of a gold atom. Hitung jejari atom emas. (ii) Calculate the density of gold in g cm -3. Hitung ketumpatan emas dalam g cm -3. Draw the unit cell structure of gold. Lukis struktur sel unit emas. (13 marks/markah)

3 SCES2338/03 2. (a)(i) based on the diagram of unit cell of a perovskite compound below determine its chemical formula. berdasarkan gambarajah sel unit sebatian perovskit di bawah tentukan formula kimianya. (ii) with reference to a tetrahedral hole determine the radius ratio = whereby r + is the anionic radius and r _ the cationic radius. dengan merujuk kepada lubang tetrahedron tentukan nisbah jejarinya = di mana r + adalah jejari anion dan r jejari kation. (6 marks/markah) Discuss the suitability of radius ratio rule and its weaknesses in relation to the AB n structure where n=1,2... Bincangkan kesesuaian aturan nisbah jejari dan kelemahannya berhubung dengan struktur AB n dimana n=1,2... (4 marks/markah) (c) Describe about a covalent crystal and give a suitable example. Perihal tentang hablur kovalen dan berikan satu contoh yang sesuai. (4 marks/markah)

4 SCES2338/04 (d) Briefly describe the following Perihal secara ringkas yang berikut (i) (ii) Space lattice Kekisi ruang Unit cell Sel unit Closed-packed structure Struktur padat rapat (6 marks/markah) (e) Silver crystallizes in a face-centered cubic lattice with all atoms at the lattice points. The length of an edge of the unit cell was determined by x- ray diffraction to be Å. The density of silver is g cm -3. Calculate the mass of a silver atom. Then, using the known value of the atomic mass, calculate Avogadro s number. Argentum menghablur dalam kekisi kubik berpusat muka dengan semua atom berada di titik kekisi. Panjang tepian sel unit ditentukan oleh pembelauan sinar-x ialah Å. Ketumpatan argentum ialah g cm -3. Hitung jisim atom argentum. Kemudian, guna nilai jisim atom yang diketahui, hitung nombor Avogadro. (5 marks/markah)

5 SCES2338/05 SECTION B (50 MARKS) BAHAGIAN B (50 MARKAH) Answer ALL questions. Jawab SEMUA soalan. 3. (a) A colour centre is an example of a defect for non-stoichiometric compounds. Explain the formation of a colour centre using NaCl as an example. Pusat warna adalah contoh kecacatan bagi sebatian bukan-stoikiometri. Terangkan bagaimana ia berlaku dengan mengunakan NaCl sebagai contoh. (5 marks/markah) The number of vacancies in iron increases by a factor of five when the temperature is increased from 500K to 850K. Calculate the energy for vacancy formation assuming that the density of the metal remains the same over this temperature range. [k B = Boltzmann constant: 1.31 x J/K] Bilangan kekosongan dalam besi meningkat lima kali ganda bila suhu dinaikkan daripada 500K kepada 850K. Kirakan tenaga pembentukan kekosongan dengan mengandaikan ketumpatan logam kekal sama dalam julat suhu ini. [k B = Boltzmann constant: 1.31 x J/K] (5 marks/markah) (c) Answer the following questions based on the eutectic phase diagram of Pb/Sn system given below. Jawab soalan-soalan berikutnya berdasarkan kepada gambarajah fasa eutektik bagi system Pb/Sn diberikan di bawah.

6 T (ºC) SCES2338/06 A 327 C G E F D C 183 C J K B 232 C 100 H Pb I Sn (i) Label A to K. Labelkan A hingga K. (ii) (iv) What are the phases present and their compositions for 30 wt% Sn/70 wt% Pb at the temperature of 200 C? Apakah fasa-fasa yang hadir dan komposisi-komposisinya bagi 30 wt% Sn/70 wt% Pb pada suhu 200 C? Calculate the composition of the solid solution for 30 wt. % Sn/70 wt. % Pb at 100 C. Kirakan komposisi larutan pepejal bagi 30 wt.% Sn/70 wt.% Pb pada suhu 100 C. State the number of components (C), the degree of freedom (F) and the number of phases (P) exist on the label C. Nyatakan bilangan komponen (C), darjah kebebasan (F) dan bilangan fasa (P) yang wujud pada label C. (15 marks/markah)

7 SCES2338/07 4. (a)(i) Give the expression for the electrical conductivity, σ, of a semiconductor in terms of the concentrations of charge carriers, their mobility, and the magnitude of charge on the carriers. Also give the expression for intrinsic semiconductor. Berikan ungkapan kekonduksian elektrik, σ, bagi semikonduktor dari segi kepekatan pembawa cas, pergerakan mereka, dan magnitud cas ke atas pembawa, dan ungkapan bagi semikonduktor intrinsik. (4 marks/markah) (ii) Sketch and describe in detail the variation of the electron concentration, n, with temperature, T, for an n-type semiconductor. Lakarkan dan huraikan dengan jelas perubahan kepekatan elektron, n, dengan suhu, T bagi semikonduktor jenis-n. Explain the slopes of the straight lines in the diagram of 4.(a)(ii)? Terangkan cerun garis lurus dalam rajah 4.(a)(ii)? (7 marks/markah) (3 marks/markah) What is piezoelectricity? Give an example for material that show piezoelectricity and provide a few applications in which piezoelectricity is used. Apakah kepiezoelektrikan? Beri contoh bahan yang menunjukkan kepiezoelektrikan dan berikan beberapa contoh pengunaan-penggunaan di mana kepiezoelektrikan digunakan. (8 marks/markah) (c) What is permanent magnetism? Apakah magnetism kekal? (3 marks/markah) END TAMAT