結(jié)構(gòu)化學(xué) 第三章習(xí)題(周公度).doc

第三章 共價(jià)鍵和雙原子分子的結(jié)構(gòu)化學(xué)1試計(jì)算當(dāng)Na+和Cl-相距280pm時(shí)，兩離子間的靜電引力和萬有引力；并說明討論化學(xué)鍵作用力時(shí)，萬有引力可以忽略不計(jì)。 (已知萬有引力 ，G=6.7*10-11N.m2.kg-2; 靜電引力，K=9.0*109N.m2.C-2) 解：已知Na摩爾質(zhì)量為 22.98977 g/mol Cl摩爾質(zhì)量為 35.453 g/mol 萬有引力要比靜電引力小得多，在討論化學(xué)鍵作用時(shí)萬有引力可以忽略不計(jì)2、寫出O2.,O2+,O2-,O22-的鍵級、鍵長長短次序及磁性解： O2的分子軌道及電子排布如下 4、試比較下列同核雙原子：B2,C2,N2,O2,F2的鍵級、鍵能和鍵長的大小關(guān)系，在相鄰兩個(gè)分子間填入“”符號表示解 鍵級：B2(1)C2(2)O2(2)F2(1)鍵能：B2(1)C2(2)O2(2)F2(1)鍵長：B2(1)C2(2) N2(3)O2(2)E(5 ),所以NO的第一電離能小于CO的第一電離能。31、下圖示出由等摩爾的CH4，CO2和CF4氣體混合物的C1sXPS,指出CH4的XPS峰 解：在CH4，CO2和CF4三種分子中的C1s的化學(xué)環(huán)境是不同的，在XPS譜中峰的位置也不同 CH4的C原子帶有負(fù)電性，1s結(jié)合能最小，而CF4的C與四個(gè)電負(fù)性很大的F原子結(jié)合，使C原子帶有部分正電荷，C的1s結(jié)合能最大，CO2的C原子1s結(jié)合能介于CH4和CF4之間 (a) 譜峰為CH4中C原子1s峰；(b) 為CO2中C原子1s峰；(c) 為CF4中C原子1s峰32 三氟代乙酸乙酯的XPS譜中，有4個(gè)不同化學(xué)位移的C1s峰，其結(jié)合能大小次序如何？為什么解：三氟代乙酸乙酯的結(jié)構(gòu)為： 四個(gè)C原子的化學(xué)環(huán)境不同在-CF3基中的C原子收到F原子的強(qiáng)烈作用價(jià)電子偏向F原子，而在-COO-中C原子與兩個(gè)O原子結(jié)合，O的電負(fù)性小于F元素，故該基團(tuán)中C原子的1s軌道結(jié)合能小于-CF3基團(tuán)中C原子的1s軌道結(jié)合能，同理-OCH2-中的C原子1s軌道結(jié)合能小于-COO-中C原子的1s軌道結(jié)合能而大于-CH3基團(tuán)中C原子的1s軌道結(jié)合能 結(jié)合能順序?yàn)椋?-F3C- -COO- -OCH2- -CH3 33、銀的下列4個(gè)XPS峰中，強(qiáng)度最大的特征峰是什么 Ag 4s峰 Ag 3p峰 Ag 3s 峰 Ag 3d 峰 解：根據(jù)XPS峰強(qiáng)度規(guī)律：首先n小的峰強(qiáng)度大；其次n相同時(shí)l大的峰強(qiáng)度大；最后n，l相同時(shí)，j大的峰強(qiáng)度大。 3d3p3s4s34、由于自旋-軌道耦合，Ar的紫外光電子能譜第一條譜線分裂成強(qiáng)度比為2:1的兩個(gè)峰，它們所對應(yīng)的電離能分別為15.759和15.937eV (a) 指出相應(yīng)于此第一條譜線的光電子是從Ar原子的哪個(gè)軌道被擊出的； (b) 寫出Ar原子核Ar+粒子的基態(tài)光譜項(xiàng)支項(xiàng) (c) 寫出與兩電離能對應(yīng)的電離過程表達(dá)式 (d) 計(jì)算自旋-軌道耦合常數(shù)解：(a) 因?yàn)樽孕?軌道耦合的原因，j=l+1/2；j=l-1/2，分裂后的兩個(gè)峰的面積比 (2j1+1)：(2j2+1)=(l+1)：l 當(dāng)：l=0 即s軌道不發(fā)生分裂； l=1 p軌道的峰分裂為兩個(gè)峰，面積比為2:1； l=2 d軌道的峰分裂為兩個(gè)峰，面積比為3:2?？芍狝r的紫外光電子能譜第一條譜線是從p軌道被電離出來。 (b) Ar為18號元素，原子的電子組態(tài)為3s23p6 原子的總軌道角動量量子數(shù) L= 0；原子的總自旋角動量量子數(shù) S= 0 原子的總角動量量子數(shù) J= 0 光譜項(xiàng)支項(xiàng)為： 2S0。Ar+離子的電子組態(tài)為3s23p5，p1的光譜項(xiàng)與p5等同 原子的總軌道角動量量子數(shù) L= 1；原子的總自旋角動量量子數(shù) S= 1/2; 原子的總角動量量子數(shù) J= 3/2 ; 1/2 ，p5為半滿后組態(tài)，J大穩(wěn)定光譜項(xiàng)支項(xiàng)為： 3P3/2。 (c) Ar(1S0) Ar(3p3/2) +e I