無機(jī)化學(xué)實驗——分子結(jié)構(gòu)實驗.doc

實驗三分子結(jié)構(gòu)和晶體結(jié)構(gòu)模型一、實驗?zāi)康?.熟悉一些典型的無機(jī)物分子（離子）的空間構(gòu)型；2.熟悉金屬晶體三種緊密堆積的排列方式；復(fù)習(xí)晶胞，配位數(shù)等概念；3.熟悉四種晶體的空間結(jié)構(gòu)，了解它們正負(fù)離子的堆積情況，配位情況以及晶胞中離子個數(shù)之比；4.金剛石，石墨和干冰的結(jié)構(gòu)；比較四類晶體質(zhì)點間作用力的異同及共同性質(zhì)的影響。二、實驗材料分子球棍，晶體模型，雜化軌道模型，輔助材料三、實驗內(nèi)容1.子結(jié)構(gòu)模型用塑料小球代替分子中的原子，塑料棒代替化學(xué)鍵，搭成無機(jī)分子模型。分子（離子）化學(xué)式電子對構(gòu)型分子空間構(gòu)型理論說明HgCl2直線性直線性配位數(shù)=2BF3平面三角形平面三角形配位數(shù)=3CCl4正四面體正四面體配位數(shù)=4H2O正四面體V型配位數(shù)=2NH3正四面體三角錐配位數(shù)=3PCl5三角雙錐三角雙錐配位數(shù)=5SF4三角雙錐蹺蹺板型配位數(shù)=4BrF3三角雙錐T型配位數(shù)=3SF6正八面體正八面體配位數(shù)=6XeF4正八面體平面正方形配位數(shù)=42、晶體結(jié)構(gòu)模型組成晶體的質(zhì)點在空間的排列一般服從最緊密堆積原理，金屬晶體主要有面心立方、體心立方和六方三種緊密堆積方式。在化合物（合金）晶體中，常把大的原子看作球的緊密堆積，小的看作處于大的原子緊密堆積的空隙中，當(dāng)四個離子占據(jù)四個頂點時，形成四面體空隙。當(dāng)六個原子處于八面體六個頂點時，形成八面體空隙。當(dāng)八個離子占據(jù)立方體八個頂點是，形成立方體空隙。3、金屬原子的緊密堆積（1）面心立方緊密堆積（2）六方緊密堆積（3）體心立方堆積名稱配位數(shù)晶胞中的質(zhì)點數(shù)空間利用率面心立方緊密堆積12474.05%六方緊密堆積12674.05%體心立方緊密堆積8268.2%4、二元離子化合物的空間結(jié)構(gòu)空間結(jié)構(gòu)晶格類型正離子占負(fù)一個晶胞中晶胞中正負(fù)化合物類型離子什么空隙空隙數(shù)配位數(shù)離子個數(shù)（+/-）最簡式CsCl型體心立方立方體空隙1811ABNaCl型面心立方八面體空隙4644AB立方ZnS面心立方四面體空隙4444ABCaF2型面心立方立方體空隙4848AB2四、思考題（1）價層電子對互斥理論可否用來普遍地判斷無機(jī)分子化合物的分子構(gòu)型？答：不可以，因為它只強(qiáng)調(diào)電子對的斥力，未考慮鍵的本性。對于強(qiáng)極性分子Li2O某些含有惰性電子對的分子（離子）如SbCl63-等均不能判斷。（2）中心原子sp3d2（或d2sp3）雜化軌道成鍵的多原子分子，其分子構(gòu)型是否都是正八面體？為什么？答：不都是。等性sp3d2雜化，分子構(gòu)型為正八面體，但不等性sp3d2雜化就不是正八面體，如XeF4分子空間構(gòu)型為平面四方形。（3）AB3型的共價化合物，其中心原子都采用sp3雜化軌道成鍵，當(dāng)A不含孤電子對時，如BF3可能采用sp3雜化。（4）某離子處于四面體或八面體空隙中，配位數(shù)分別是多少？答：處于四面體空隙中時，配位數(shù)是4，處于八面體空隙中時，配位數(shù)是6，晶胞在三重空間重復(fù)時，處于相鄰晶胞的面邊、角上，屬于兩個或多個晶體所共有。（5）如果是立方晶體，占據(jù)角頂?shù)脑樱x子）對一個單元晶胞的貢獻(xiàn)是多少？答：立方晶系中，占據(jù)角頂?shù)脑樱x子）對一個單元晶胞的貢獻(xiàn)是1/6。（6）在三種金屬原子堆積中，面心和立方常被稱為“最緊密堆積”，為什么？答：最緊密堆積要求質(zhì)點占據(jù)最小空間而具有最大的配位數(shù)。對于金屬晶體，第一層等徑圓球的最緊密堆積排列為一個球周圍有六個，第二層緊密堆積為每個球放入第一層三個球的空隙上。第三堆積層有兩種方式：可與第一層對齊產(chǎn)生ABAB排列；為六方緊密堆積或與第一層有錯位，為ABCABC排列，即面心立方堆積。這兩種堆積，空間利用率大于體心立方緊密堆積，故稱為“最緊密堆積”。（7）比較CaF2和ZnS結(jié)構(gòu)異同，為什么會產(chǎn)生這種差異？試從離子半徑大小比較。答：與離子半徑有關(guān)，形成離子晶體時，只有當(dāng)正負(fù)離子緊靠在一起，晶體才穩(wěn)定。對于CaF2，r+/r-=99/1320.732,故Ca2+表面可接觸更多F-，配位數(shù)為8，而F-相應(yīng)為4，對于ZnS,r+/r-=74/1840.414,由于負(fù)離子互相接觸，使結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，故使晶體轉(zhuǎn)為較少配位數(shù)4，所以由于離子半徑不同，最終導(dǎo)致二者構(gòu)型不同。四、實驗習(xí)題1、在多原子分子中，當(dāng)中心原子周圍分別有3對、4對、5對、6對（成鍵電子對和孤電子對）時，可能有哪些不同的分子構(gòu)型？試加以總結(jié)2、銅和金組成的合金其晶胞結(jié)構(gòu)是：金原子占據(jù)立方體角的位置，銅原子占據(jù)面心位