晶体的密堆积

1、晶体结构晶体结构（要点二：晶体的密堆积方式）（要点二：晶体的密堆积方式）同一层上等径圆球的最密堆积只有一种形式 两层等径圆球的最密堆积也只有一种形式, 如右图:一、球数正八面体正四面体一、球数正八面体正四面体一、球数正八面体正四面体一、球数正八面体正四面体六方密堆积、六方密堆积、A3 、hcp立方面心密堆积、立方面心密堆积、A1 、ccp立方体心密堆积、立方体心密堆积、A2 、bcp二、原子坐标二、原子坐标三、四类堆积模型原子的空间占有率三、四类堆积模型原子的空间占有率1、简单立方堆积、简单立方堆积2、体心立方堆积、体心立方堆积3、六方最密堆积、六方最密堆积四、化合物的堆积方式四、化合物的堆积

2、方式离子晶体的堆积方式离子晶体的堆积方式1、r+/r-的值决定正离子在负离子组成的何种空隙中的值决定正离子在负离子组成的何种空隙中2、负离子决定了正离子的堆积方式、负离子决定了正离子的堆积方式NaCl ZnS2010年年7-1 Si4+、Al3+ 和和O2- 的离子半径分别为的离子半径分别为41 pm、50 pm和和140 pm，通过计算说明在水合铝硅酸，通过计算说明在水合铝硅酸盐晶体中盐晶体中Si4+和和Al3+ 各占据由氧构成的何种类型的多各占据由氧构成的何种类型的多面体空隙。面体空隙。4+2-SiO41pm0.29140pmrr3+2-AlO50pm0.36140pmrr2007年年第第

3、3题（题（10分）分）X射线衍射实验表明，某无水射线衍射实验表明，某无水MgCl2晶体属三方晶系，呈层型结构，氯离子采取立晶体属三方晶系，呈层型结构，氯离子采取立方最密堆积（方最密堆积（ccp），镁离子填满同层的八面体空隙；），镁离子填满同层的八面体空隙；晶体沿垂直于氯离子密置层的投影图如下。该晶体的晶体沿垂直于氯离子密置层的投影图如下。该晶体的六方晶胞的参数：六方晶胞的参数：a=363.63pm，c=1766.63pm，晶，晶体密度体密度=2.35g/cm3。3.1以以“”表示空层，表示空层，A、B、C表示表示Cl离子层，离子层，a、b、c表示表示Mg2+离子层，给出该三方层型结构的堆积方式

4、。离子层，给出该三方层型结构的堆积方式。3.2计算一个六方晶胞中计算一个六方晶胞中“MgCl2”的单元数。的单元数。3.3假定将该晶体中所有八面体空隙皆填满假定将该晶体中所有八面体空隙皆填满Mg2+离子，离子，将是哪种晶体结构类型？将是哪种晶体结构类型？ 例题例题3：已知：已知CdI2晶胞的堆积方式晶胞的堆积方式为为AcBAcBA请画出以请画出以I-为顶点的晶胞图，并画出晶体沿为顶点的晶胞图，并画出晶体沿C轴的投轴的投影图影图LiH属于立方晶系，晶胞参数属于立方晶系，晶胞参数a=4.075。晶体中。晶体中H原子原子作作Al堆积，堆积，A、B、C表示表示H的堆积层，的堆积层，a、b、c表示表示L

5、i的堆积层，那么的堆积层，那么LiH沿正当晶胞体对角线方向的堆积沿正当晶胞体对角线方向的堆积周期是周期是|AcBaCb|。则：。则：LiH的晶胞类型是的晶胞类型是 ；请；请画出画出LiH正当晶胞沿着体对角线方向的投影（用实线正当晶胞沿着体对角线方向的投影（用实线圆圈圆圈“”表示表示H的投影、用虚线圆圈的投影、用虚线圆圈“ ”表示表示Li的的投影，如投影重合则用投影，如投影重合则用“ ”表示，每种原子不少于表示，每种原子不少于7个）个） 这种超原子是在这种超原子是在Al的碘化物中发现的，以的碘化物中发现的，以13个个Al原子或原子或14个个Al原子原子形成形成Al13或或Al14超原子结构，量子

6、化学计算结果表明，超原子结构，量子化学计算结果表明，Al13形成形成12个个Al在表面，在表面，1个个Al在中心的三角二十面体结构，在中心的三角二十面体结构，Al14可以看作是一可以看作是一个个Al原子跟原子跟Al13面上的一个三角形的面上的一个三角形的3个个Al形成形成AlAl键而获得的。键而获得的。文章还指出，文章还指出，All3和和All4超原子都是具有超原子都是具有40个价电子时最稳定。个价电子时最稳定。 根据以上信息可预测根据以上信息可预测Al13和和Al14的稳定化合价态分别为的稳定化合价态分别为 和和 。A114应具有元素周期表中应具有元素周期表中 类化学元素的性质，理由类化学元

7、素的性质，理由是：是： 。 对对Al13和和A114的的AlAl键长的测定十分困难，而理论计算表明，键长的测定十分困难，而理论计算表明，Al13，和，和Al14中的中的AlAl键长与金属铝的键长与金属铝的AlAl键长相当，已知金属键长相当，已知金属铝的晶体结构采取面心立方最密堆积，密度约为铝的晶体结构采取面心立方最密堆积，密度约为2.7g/cm3，请估算，请估算Al13和和Al14中中AlAl的键长的键长 。 Al13三角二十面体中有多少个四面体空隙，假设为正四面体空隙，三角二十面体中有多少个四面体空隙，假设为正四面体空隙，如果在其中搀杂其他原子，请通过计算估计可搀杂原子的半径最大如果在其中搀

8、杂其他原子，请通过计算估计可搀杂原子的半径最大为多少为多少?一、路易斯结构式一、路易斯结构式主族元素满足主族元素满足8电子稳定体系、电子稳定体系、副族元素满足副族元素满足18电子稳定体系电子稳定体系键对键对= 8m-mA原子的价电子数原子的价电子数-n1、第二周期、第二周期CF Amn-通过形式电荷判断共振结构式的稳定性通过形式电荷判断共振结构式的稳定性CN- OCN- NO3- HN3 N2O4 N2F2SNClSSN判断哪个判断哪个S-N键短键短SNClSSN12342010年年4-1分别将分别将O2、KO2、BaO2 和和O2AsF6填入与填入与OO键长相对应的空格中。键长相对应的空格中

9、。OO键长键长 112 pm 121 pm 128 pm 149 pm化学式化学式2、第三周期、第三周期S、P、Cl等富电子化合物等富电子化合物SO42- SOCl2 PCl5 ClO3- NPCl2 (NPCl2)33、奇数电子化合物、奇数电子化合物2005年年第第10题（题（10分）据世界卫生组织统计，全分）据世界卫生组织统计，全球约有球约有8000万妇女使用避孕环。常用避孕环都是万妇女使用避孕环。常用避孕环都是含金属铜的。据认为，金属铜的避孕机理之一是，含金属铜的。据认为，金属铜的避孕机理之一是，铜与子宫分泌物中的盐酸以及子宫内的空气反应，铜与子宫分泌物中的盐酸以及子宫内的空气反应，生成

10、两种产物，一种是白色难溶物生成两种产物，一种是白色难溶物S，另一种是酸，另一种是酸A。酸。酸A含未成对电子，是一种自由基，具有极高含未成对电子，是一种自由基，具有极高的活性，能杀死精子。的活性，能杀死精子。10-1写出铜环产生写出铜环产生A的化学方程式。的化学方程式。10-2画出画出A分子的立体结构。分子的立体结构。4、Be B Al 等缺电子化合物等缺电子化合物BF3 BeCl2 Be2Cl4 (BeCl2)n (BeMe2)n Al2Cl6 B2H6 B6H62-B2H6 : 键对键对= （52）+6/2=8但价电子对但价电子对= （32）+6/2=64个个2C-2e- 、2个个3C-2e

11、-5、过渡金属、过渡金属注意：对于配位化合物的结构是不会叫我们注意：对于配位化合物的结构是不会叫我们画路易斯结构的，就是分子结构画路易斯结构的，就是分子结构2010年年 5-4 A中的金属元素中的金属元素M可以形成不同形可以形成不同形式的羰基化合物或者羰基阴离子，按照式的羰基化合物或者羰基阴离子，按照18电子电子规则画出规则画出Na2M2(CO)10的阴离子结构，指出的阴离子结构，指出M的氧化态。的氧化态。CrCrCOOCOCOCCOCOOCCOOCCO2-配位体提供给分子骨干的电子数目配位体提供给分子骨干的电子数目配位体配位体 配位形式配位形式 电子数目电子数目配位体配位体 配位形式配位形式

12、 电子数目电子数目 H 123 1CO 123 2CR3 12 1CR2 12 2CR 34 32-C2R2 1 22-C2R4 1 25-C5R5 1 56-C6R6 1 6NR3 ,PR3 1 2NO 123 3 亚硝酰基亚硝酰基OR,SR 1 1OR,SR 2 3F,Cl,Br,I 1 1F,Cl,Br,I 2 3Cl,Br,I 3 5(1)2(2)2(3)2(4)2(1)4(5)2(2)0(6)0给予给予Ni的的sp3杂化轨道杂化轨道接受接受Ni的的d电子电子CO的一对电子填入的一对电子填入Ni的的sp3杂化轨道中形成杂化轨道中形成键键，同时又以，同时又以空的空的2p*轨道接受轨道接受

13、来自来自Ni 的的d轨道的电子轨道的电子，形成，形成d *反馈反馈键键，从而，从而加强了加强了Ni-C键键并增大了并增大了配合物的稳定性，但配合物的稳定性，但削弱了削弱了CO内部成键内部成键，活化了，活化了CO分子。分子。 Ni(CO)4 IR吸吸收光谱中伸缩振动频率收光谱中伸缩振动频率 (CO)红移。红移。CO的的分子轨道式分子轨道式按按18电子规则画出下列分子的结构电子规则画出下列分子的结构1、CH3Mn(CO)5 、 （PPh3)2PtCl22、Co3(CO)9CH3、Mn2(CO)104、（、（ 5-C5H5）Fe(CO)2(1-C5H5)请给出上述各金属的氧化数请给出上述各金属的氧化

14、数2009年年 1-5高氧化态高氧化态Cr的过氧化物大多不稳定，容易的过氧化物大多不稳定，容易分解，但分解，但Cr(O2)2NH(C2H4NH2)2 却是稳定的。这种却是稳定的。这种配合物仍保持配合物仍保持Cr的过氧化物的结构特点。画出该化合的过氧化物的结构特点。画出该化合物的结构简式，并指出物的结构简式，并指出Cr的氧化态。（的氧化态。（3分）分）H2NCrNH2NOOOOH2009年年 1-6某些烷基取代的金属羰基化合物可以在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。画出基配合物。画出Mn(CO)5(

15、CH3) 和和 PPh3反应的产物反应的产物的结构简式，并指出的结构简式，并指出Mn的氧化态。（的氧化态。（2分）分）MnOCOCCCH3COCOOPPh3Mo6(3-Cl)8Cl62-Nb6(2-Cl)12Cl64-二、价电子对互斥理论和杂化轨道理论二、价电子对互斥理论和杂化轨道理论1-2（1）分别画出）分别画出BF3和和N(CH3)3的分子构型，指出的分子构型，指出中心原子的杂化轨道类型。中心原子的杂化轨道类型。2009年年 （2）分别画出）分别画出F3B N(CH3)3 和和F4Si N(CH3)3的的分子构型，并指出分子中分子构型，并指出分子中Si和和B的杂化轨道类型。的杂化轨道类型。

16、 （3）分别画出）分别画出N(SiH3)3和和F4Si N(SiH3)3的分子的分子构型，并指出分子中构型，并指出分子中Si和和N的杂化轨道类型。的杂化轨道类型。1-3 将将BCl3分别通入吡啶和水中，会发生两种不同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。类型的反应。写出这两种反应的化学方程式。2010年年 1-2 写出下列结构的中心原子的杂化轨道类写出下列结构的中心原子的杂化轨道类型：型：FFFFFI(C6H5)IF5 Xe(C6H5)2Xe I+I(C6H5)2+ 2009年年 2-1 写出写出ClO2的共轭的共轭键。键。第十二题：第十二题：根据根据VSEPR理论，理论，SCl3+和和ICl4的的空间构型分别是空间构型