物质结构曹志兵PPT课件

BaCl2溶液，生成白色沉淀；C溶于过量氨水得到深蓝色溶液 D，向D中通入SO2至微酸性，有白色沉淀E生成。元素分析 表明E中部分元素的质量分数为：Cu 39.31％、S 19.84％、N
8.67％；激光拉曼光谱和红外光谱显示E的晶体里有一种三角
锥型的负离子和一种正四面体型的正离子；磁性实验指出E呈
Mg原子与Ni原子数之比为2 : 1，故每个晶胞中含8
个镁原子。所有镁原子的配位数相等，它们只能填
入由镍原子形成的四面体空隙。
镁原子的位置用下列坐标参数表示也得3分：
14, 14, 14； 14, 14, 34； 34, 34, 14； 34, 34, 34；
14, 34, 14； 14, 34, 34； 34, 14, 14； 34, 14, 34。
（当氧族元素的原子做为配体时，可以 认为它们不提供价电子，但当氧族元素 的原子做为分子中的中心原子时，可以 认为它们各拿出6个价电子）
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（2）根据中心原子周围的电子对数来确 定构型（电子对构型）
2对—直线型 4对---四面体
3对---平面三角形 5对---三角双锥
6对---正八面体
1-6 某些烷基取代的金属羰基化合物可 以在其他碱性配体的作用下发生羰基插 入反应，生成酰基配合物.画出 Mn(CO)5(CH3) 和 PPh3反应的产物的结构 简式，并指出Mn的氧化态.
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4、晶体场理论
第5题 （8分）朗伯-比耳定律可表示为
A=ε·b·c，即当入射光波长λ及光程b一定
坐标错一组，扣0.5分，不得负分。
பைடு நூலகம்
其2021他/4/8答案不得分。
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8-3 实验测定，上述Mg2NiH4晶体的晶胞 参数为646.5 pm，计算该晶体中镁和镍 的核间距。已知镁和镍的原子半径分别 为159.9 pm和124.6 pm。
8-4 若以材料中氢的密度与液态氢密度 之比定义储氢材料的储氢能力，计算 Mg2NiH4的储氢能力（假定氢可全部放出； 液氢的密度为0.0708 g cm-3）。
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2005江苏 一些在液相中不能进行的反应在低热固相反应
中得以实现，一些在固相和液相反应中都能进行的反应，产
物却不同。
将CuCl2·2H2O晶体和NaOH固体混合研磨，可生成黑色固体 化合物A。A不溶于水，但可溶于硫酸生成蓝色溶液B；在B
中加入适量氨水生成浅蓝色沉淀C；C溶于盐酸后，加入
电子构型为
，可能是
元素。
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二、分子结构 1、Lewis结构式
2、单键、双键、叁键
3、价层电子对互斥理论
（1）无机分子的立体结构通常是 指其a键骨架在空间的排布
（2）属于同一通式的分子或离子其
结构可能相似，也可能完全不同
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用价层电子对互斥模型来推测分子的结构
（1）首先确定中心原子（以M）表示的价 电子层中的电子总数。即中心原子原有的 价电子数与配位体提供的共用电子数之和
516nm附近产生最大的吸收。固定Fe2+离子浓度
为c0 =8×10-6mol·L-1不变而改变配体浓度
c2(02p1/4h/8 en)=k·c0，
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在λ=516nm的条件下测得的吸光度A随k变化的一组
数据如下表所示
K 0.1 0.5 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 A0.005 0.026 0.048 0.096 0.145 0.145 0.145
周期、列、族、区、非金属三角区、氧 化态、对角线规则、原子半径、离子半 径、I1、电负性、元素的金属性和非金 属性
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2004江苏
在元素周期表第4、第5周期中成单电子数最
多的过渡元素的电子构型分别为 和
；元素名称是
和
。
依据现代原子结构理论，请你推测，当出现
5g电子后，成单电子最多的元素可能的价层
5-3 若已知中心离子的电子自旋配对能
P=30000 cm-1，根据上述提供的信息和实验
结果，可推知中心离子的杂化轨道类型为
________________。
5-4 配合物[Fe(phen)n]2+在一定的条件下可
被氧化成[Fe(phen)n]3+，颜色由桔红色变为
淡蓝色（因而该化合物可被用作氧化还原指
具有最少数目、角度最小的孤电子对之间
排2021斥/4/8 作用的构型是最稳定的
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例：丁二炔和丙二烯的立体结构、中心 碳原子的杂化类型、分子中有些什么键 （包括离域键？
例：臭氧分子是否有极性？臭氧分子 的Lewis结构？
例：BF3 、BCl3、 BBr3 Lewis酸性由大到 小的的顺序是______，对此顺序的解释是： ____________________________________
四面体空隙、八面体空隙是多少？
配位数、空间占有率
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A2型：体心立方
四面体空隙、八面体空隙是多少？ 配位数、空间占有率
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A3型：Mg、Zn、Ti
四面体空隙、八面体空隙是多少？ 配位数、空间占有率
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A4型：四面体型
配位数、空间占有率
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11-3 热电晶体NiTiSn是著名的Half-Heusler
化合物结构，Sn作A1型堆积，Ti填充Sn的八 面体空隙，Ni在Ti的周围形成四面体，并且
相邻Ni-Ti和Ni-Sn距离相等，试画出一个
NiTiSn的晶胞结构图，并用文字说明Ni的位
置。
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2008年全国第8题 (9分) 由烷基镁热分解 制得镁的氢化物。实验测定，该氢化物中 氢的质量分数为7.6%，氢的密度为0.101 g cm-3，镁和氢的核间距为194.8 pm。已 知氢原子的共价半径为37pm，Mg2+ 的离子 半径为72 pm。 8-1 写出该氢化物中氢的存在形式，并简 述理由。
H (1分)
镁-氢间距离为194.8 pm，Mg2+离子半径为72 pm，
则氢的半径为194.8 pm－72 pm ＝123 pm。此值
远大于氢原子的共价半径, 这说明H原子以H- 离
子2的021/4形/8 式存在。(1分)
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8-2 将上述氢化物与金属镍在一定条件下用球 磨机研磨，可制得化学式为Mg2NiH4的化合物。 X-射线衍射分析表明，该化合物的立方晶胞的 面心和顶点均被镍原子占据，所有镁原子的配 位数都相等。推断镁原子在Mg2NiH4晶胞中的位 置(写出推理过程)。
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（2）能量最低原理
ns、（n-2）f、（n-1）d、np
（3）洪特规则
基态原子中的电子尽可能自旋平 行的填入简并轨道，这一规则被 称为洪特规则
p、d、f三个亚层：全充满、半充 满、全空时为相对稳定的结构
2021/4/C8 r、Cu、Fe3+和Fe2+、Mg和Al的I1
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3、元素周期律和元素周期表
时，在一定浓度范围内，有色物质的吸光度
A[A=log(I0/I),其中I0和I分别为入射光强度和 透射光强度]与该物质的浓度c成正比。这是采
用分光光度法进行定量分析的基础。
在一定的条件下，Fe2+（电子构型3d6）与邻二
氮菲（phen,结构式如后）生成稳定的桔红色
配合物[Fe(phen)n]2+。实验表明该配合物在
6.0 8.0 10 100 0.145 0.145 0.146 0.147
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5-1 以k为横坐标，以A为纵坐标在所提供 的坐标纸上画出A~k关系曲线，并指出该配 合物中的配体数n是多少？
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5-2利用c0=8×10-6 mol·L-1和k=3的A值，计
算配位平衡常数K稳。
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11-1 在上图中画出它们的结构基元；结构基元 的2化021/4学/8 式分别为图1_______图2_________. 29
注：实线或虚线部分 画一个即可
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11-2 现在，热电材料的研究主要集中在金属 晶体上，Ti就是制备热电材料的重要金属之 一，已知Ti的原子半径为145 pm，做A3型堆 积，请计算金属晶体Ti的晶胞参数和密度。
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例:以草酸铁和草酸锌为原料,按一定比 例溶于水中充分搅拌、混匀，加热并蒸 去混合物中的水分：逐渐共沉淀下来， 产物几乎为Fe3+和Zn2+均匀分布的固溶体 型草酸盐混合物，过滤、灼烧，即成很 好的固相反应原料“前驱物”的制备--即一种尖晶石型物质A：O2-作立方最密堆 积，Zn2+占据1/8的四面体空隙，Fe3+占据 1/2的八面体空隙。写出反应的化学方程 式。
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3、离子晶体
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3、立方ZnS型
4、六方ZnS型
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5、CaF2型
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（6）金红石（TiO2）型
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第11题（2008\10分）热电材料又称温差 电材料，是一种利用材料本身温差发电和 制冷的功能材料，在能源与环境危机加剧 和提倡绿色环保的21世纪，具有体积小、 重量轻、无传动部件和无噪声运行等优点 的热电材料引起了材料研究学者的广泛重 视。近来，美国科学家在国际著名学术期 刊Science上报道了一种高效低温的热电 材料，下图是其沿某一方向的一维晶体结 构。
（3）绘出构型图：把配位原子排布在中心 原子周围，用一个电子对连接一个配位体， 剩下未结合的电子对称孤对电子对
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如果一个分子可能画出几种构型，则按 以下考虑：
考虑分子中三种电子对的排斥作用：
孤对电子对之间、
孤对电子对与成键电子对之间、
成键电子对之间
这些作用角度相距越小，排斥力越大（不稳定）
总之，核外电子空间运动状态总数=n2， n=1、2、3、4
4、核外电子的自旋状态 只有顺时针和逆时针两方向
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2、构造原理
（1）保里不相容原理
在同一个原子里，不可能有运动状 态四个方面完全相同的电子存在
结论：一个轨道里最多只能容纳两 个自旋方向相反的电子，即每个电 子层最多容纳电子数为2n2。
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四、配位化合物
1、概念 2、杂化问题 3、配合物的立体异构
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1-5 高氧化态Cr的过氧化物大多不稳定， 容易分解，但Cr(O2)2[NH(C2H4NH2)2] 却是 稳定的.这种配合物仍保持Cr的过氧化物 的结构特点.画出该化合物的结构简式， 并指出Cr的氧化态.
抗磁性。
(1) A的化学式为
；A不同于CuCl2和NaOH在溶液中反
应所得产物的可能原因
是
。
(2) C的化学式为
，D的化学式为
。
(3) 写出由D生成E的化学反应方程式。
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三、晶体结构 1、晶胞 平行六面体
氯化钠
氯化钠
干冰
20金21/刚4/8 石
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2、金属晶体 A1型：Cu、Ag、Au面心立方
物质结构
1、原子结构 2、分子结构 3、晶体结构 4、配位化合物的结构
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一、原子结构 1、核外电子的运动状态
空间运动状态：能层、能级、轨道 自旋 （1）能层（按电子能量高低） （2）能级：s、p、d、f
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3、轨道：在一定能层、一定能级上的一 定空间取向的电子云称为一个轨道
示剂）。问与Fe2+相比，Fe3+在受到由n个邻
二氮菲所形成的晶体场作用时，其晶体场分
裂能是更大还是更小？请说明理由。
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例：画出分子式为C4H4的包含等价氢原子的 所有三种可能的异构体的结构图，预期它 们的稳定性，并用价键理论讨论稳定的C4H4 的异构体。
例（2009）1-1 Lewis酸和Lewis碱可以形成 酸碱复合物.根据下列两个反应式判断反应 中所涉及Lewis酸的酸性强弱，并由强到弱 排序.
F4Si-N(CH3)3+BF3→F3B-N(CH3)3+SiF4; F3B-N(CH3)3+BCl3→Cl3B-N(CH3)3+BF3
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1-2 (1) 分别画出BF3和N(CH3)3的分子构型， 指出中心原子的杂化轨道类型. (2)分别画出F3B-N(CH3)3和F4Si-N(CH3)3的分 子构型，并指出分子中Si和B的杂化轨道类 型. 1-3 将BCl3分别通入吡啶和水中，会发生两 种不同类型的反应.写出这两种反应的化学 方程式. 1-4 BeCl2是共价分子，可以以单体、二聚体 和多聚体形式存在.分别画出它们的结构简 式，并指出Be的杂化轨道类型.