结构化学 第三章习题(周公度).doc

第三章 共价键和双原子分子的结构化学1试计算当Na+和Cl-相距280pm时，两离子间的静电引力和万有引力；并说明讨论化学键作用力时，万有引力可以忽略不计。 (已知万有引力 ，G=6.7*10-11N.m2.kg-2; 静电引力，K=9.0*109N.m2.C-2) 解：已知Na摩尔质量为 22.98977 g/mol Cl摩尔质量为 35.453 g/mol 万有引力要比静电引力小得多，在讨论化学键作用时万有引力可以忽略不计2、写出O2.,O2+,O2-,O22-的键级、键长长短次序及磁性解： O2的分子轨道及电子排布如下 4、试比较下列同核双原子：B2,C2,N2,O2,F2的键级、键能和键长的大小关系，在相邻两个分子间填入“”符号表示解 键级：B2(1)C2(2)O2(2)F2(1)键能：B2(1)C2(2)O2(2)F2(1)键长：B2(1)C2(2) N2(3)O2(2)E(5 ),所以NO的第一电离能小于CO的第一电离能。31、下图示出由等摩尔的CH4，CO2和CF4气体混合物的C1sXPS,指出CH4的XPS峰 解：在CH4，CO2和CF4三种分子中的C1s的化学环境是不同的，在XPS谱中峰的位置也不同 CH4的C原子带有负电性，1s结合能最小，而CF4的C与四个电负性很大的F原子结合，使C原子带有部分正电荷，C的1s结合能最大，CO2的C原子1s结合能介于CH4和CF4之间 (a) 谱峰为CH4中C原子1s峰；(b) 为CO2中C原子1s峰；(c) 为CF4中C原子1s峰32 三氟代乙酸乙酯的XPS谱中，有4个不同化学位移的C1s峰，其结合能大小次序如何？为什么解：三氟代乙酸乙酯的结构为： 四个C原子的化学环境不同在-CF3基中的C原子收到F原子的强烈作用价电子偏向F原子，而在-COO-中C原子与两个O原子结合，O的电负性小于F元素，故该基团中C原子的1s轨道结合能小于-CF3基团中C原子的1s轨道结合能，同理-OCH2-中的C原子1s轨道结合能小于-COO-中C原子的1s轨道结合能而大于-CH3基团中C原子的1s轨道结合能 结合能顺序为： -F3C- -COO- -OCH2- -CH3 33、银的下列4个XPS峰中，强度最大的特征峰是什么 Ag 4s峰 Ag 3p峰 Ag 3s 峰 Ag 3d 峰 解：根据XPS峰强度规律：首先n小的峰强度大；其次n相同时l大的峰强度大；最后n，l相同时，j大的峰强度大。 3d3p3s4s34、由于自旋-轨道耦合，Ar的紫外光电子能谱第一条谱线分裂成强度比为2:1的两个峰，它们所对应的电离能分别为15.759和15.937eV (a) 指出相应于此第一条谱线的光电子是从Ar原子的哪个轨道被击出的； (b) 写出Ar原子核Ar+粒子的基态光谱项支项 (c) 写出与两电离能对应的电离过程表达式 (d) 计算自旋-轨道耦合常数解：(a) 因为自旋-轨道耦合的原因，j=l+1/2；j=l-1/2，分裂后的两个峰的面积比 (2j1+1)：(2j2+1)=(l+1)：l 当：l=0 即s轨道不发生分裂； l=1 p轨道的峰分裂为两个峰，面积比为2:1； l=2 d轨道的峰分裂为两个峰，面积比为3:2。可知Ar的紫外光电子能谱第一条谱线是从p轨道被电离出来。 (b) Ar为18号元素，原子的电子组态为3s23p6 原子的总轨道角动量量子数 L= 0；原子的总自旋角动量量子数 S= 0 原子的总角动量量子数 J= 0 光谱项支项为： 2S0。Ar+离子的电子组态为3s23p5，p1的光谱项与p5等同 原子的总轨道角动量量子数 L= 1；原子的总自旋角动量量子数 S= 1/2; 原子的总角动量量子数 J= 3/2 ; 1/2 ，p5为半满后组态，J大稳定光谱项支项为： 3P3/2。 (c) Ar(1S0) Ar(3p3/2) +e I