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无机化学实验——分子结构实验.doc

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无机化学实验——分子结构实验.doc

实验三分子结构和晶体结构模型一、实验目的1.熟悉一些典型的无机物分子(离子)的空间构型2.熟悉金属晶体三种紧密堆积的排列方式复习晶胞,配位数等概念3.熟悉四种晶体的空间结构,了解它们正负离子的堆积情况,配位情况以及晶胞中离子个数之比4.金刚石,石墨和干冰的结构比较四类晶体质点间作用力的异同及共同性质的影响。二、实验材料分子球棍,晶体模型,杂化轨道模型,辅助材料三、实验内容1.子结构模型用塑料小球代替分子中的原子,塑料棒代替化学键,搭成无机分子模型。分子(离子)化学式电子对构型分子空间构型理论说明HgCl2直线性直线性配位数2BF3平面三角形平面三角形配位数3CCl4正四面体正四面体配位数4H2O正四面体V型配位数2NH3正四面体三角锥配位数3PCl5三角双锥三角双锥配位数5SF4三角双锥跷跷板型配位数4BrF3三角双锥T型配位数3SF6正八面体正八面体配位数6XeF4正八面体平面正方形配位数42、晶体结构模型组成晶体的质点在空间的排列一般服从最紧密堆积原理,金属晶体主要有面心立方、体心立方和六方三种紧密堆积方式。在化合物(合金)晶体中,常把大的原子看作球的紧密堆积,小的看作处于大的原子紧密堆积的空隙中,当四个离子占据四个顶点时,形成四面体空隙。当六个原子处于八面体六个顶点时,形成八面体空隙。当八个离子占据立方体八个顶点是,形成立方体空隙。3、金属原子的紧密堆积(1)面心立方紧密堆积(2)六方紧密堆积(3)体心立方堆积名称配位数晶胞中的质点数空间利用率面心立方紧密堆积12474.05六方紧密堆积12674.05体心立方紧密堆积8268.24、二元离子化合物的空间结构空间结构晶格类型正离子占负一个晶胞中晶胞中正负化合物类型离子什么空隙空隙数配位数离子个数(/)最简式CsCl型体心立方立方体空隙1811ABNaCl型面心立方八面体空隙4644AB立方ZnS面心立方四面体空隙4444ABCaF2型面心立方立方体空隙4848AB2四、思考题(1)价层电子对互斥理论可否用来普遍地判断无机分子化合物的分子构型答不可以,因为它只强调电子对的斥力,未考虑键的本性。对于强极性分子Li2O某些含有惰性电子对的分子(离子)如SbCl63等均不能判断。(2)中心原子sp3d2(或d2sp3)杂化轨道成键的多原子分子,其分子构型是否都是正八面体为什么答不都是。等性sp3d2杂化,分子构型为正八面体,但不等性sp3d2杂化就不是正八面体,如XeF4分子空间构型为平面四方形。(3)AB3型的共价化合物,其中心原子都采用sp3杂化轨道成键,当A不含孤电子对时,如BF3可能采用sp3杂化。(4)某离子处于四面体或八面体空隙中,配位数分别是多少答处于四面体空隙中时,配位数是4,处于八面体空隙中时,配位数是6,晶胞在三重空间重复时,处于相邻晶胞的面边、角上,属于两个或多个晶体所共有。(5)如果是立方晶体,占据角顶的原子(离子)对一个单元晶胞的贡献是多少答立方晶系中,占据角顶的原子(离子)对一个单元晶胞的贡献是1/6。(6)在三种金属原子堆积中,面心和立方常被称为最紧密堆积,为什么答最紧密堆积要求质点占据最小空间而具有最大的配位数。对于金属晶体,第一层等径圆球的最紧密堆积排列为一个球周围有六个,第二层紧密堆积为每个球放入第一层三个球的空隙上。第三堆积层有两种方式可与第一层对齐产生ABAB排列为六方紧密堆积或与第一层有错位,为ABCABC排列,即面心立方堆积。这两种堆积,空间利用率大于体心立方紧密堆积,故称为最紧密堆积。(7)比较CaF2和ZnS结构异同,为什么会产生这种差异试从离子半径大小比较。答与离子半径有关,形成离子晶体时,只有当正负离子紧靠在一起,晶体才稳定。对于CaF2,r/r99/1320.732,故Ca2表面可接触更多F,配位数为8,而F相应为4,对于ZnS,r/r74/1840.414,由于负离子互相接触,使结构不稳定,故使晶体转为较少配位数4,所以由于离子半径不同,最终导致二者构型不同。四、实验习题1、在多原子分子中,当中心原子周围分别有3对、4对、5对、6对(成键电子对和孤电子对)时,可能有哪些不同的分子构型试加以总结2、铜和金组成的合金其晶胞结构是金原子占据立方体角的位置,铜原子占据面心位置。(1)以符号代替铜原子,代表金原子,画出这种合金的晶胞晶格点类型角顶边面心体心对一个单元细胞的贡献1/81/41/21图。(2)晶胞中金与铜原子数之比(3)金合铜原子的配位数各是多少

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