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第三章 共價鍵和雙原子分子的結(jié)構(gòu)化學(xué)1試計算當(dāng)Na+和Cl-相距280pm時,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,萬有引力可以忽略不計。 (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)鍵作用時萬有引力可以忽略不計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)烈作用價電子偏向F原子,而在-COO-中C原子與兩個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)合能順序為: -F3C- -COO- -OCH2- -CH3 33、銀的下列4個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l大的峰強(qiáng)度大;最后n,l相同時,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原子的哪個軌道被擊出的; (b) 寫出Ar原子核Ar+粒子的基態(tài)光譜項支項 (c) 寫出與兩電離能對應(yīng)的電離過程表達(dá)式 (d) 計算自旋-軌道耦合常數(shù)解:(a) 因為自旋-軌道耦合的原因,j=l+1/2;j=l-1/2,分裂后的兩個峰的面積比 (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峰,面積比為2:1; l=2 d軌道的峰分裂為兩個峰,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 光譜項支項為: 2S0。Ar+離子的電子組態(tài)為3s23p5,p1的光譜項與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)定光譜項支項為: 3P3/2。 (c) Ar(1S0) Ar(3p3/2) +e I
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