结构化学实习及实验 (综合试题) 阿布力孜·伊米提 编 新疆大学化学化工学院 物理化学教研室
结构化学实习及实验 （综合试题） 阿布力孜·伊米提 编 新疆大学化学化工学院 物理化学教研室
目 录 第一部分、结构化学实习 实习一、原子轨道空间分布图的描绘 实习二、分子的立体构型和分子性质 萘分子的0法处 实习四、点阵与品胞 实习五、等径圆球的堆积 实习六、离子晶体的结构 第二部分，结构化学实验 实验一磁化率的测定 实验二偶极矩的测定 附录 表1-1 S引基本单位 表1-2常用的S1导出单位 表1.3 一些物理和化学的基本常数 表14 单位换算表 表1-7 几种化合物的磁化率 表1-8 液体的分子偶极矩即、介电常数ε与极化度 表1-11水的密度 表1-33水在不同温度下的折射率、粘度和介电常数 表1-3425℃下某些液体的折射率
目 录 第一部分、结构化学实习 实习一、原子轨道空间分布图的描绘 实习二、分子的立体构型和分子性质 实习三、萘分子的 HMO 法处理 实习四、点阵与晶胞 实习五、等径圆球的堆积 实习六、离子晶体的结构 第二部分，结构化学实验 实验一 磁化率的测定 实验二 偶极矩的测定 附录 表 1-1 SI 基本单位 表 1-2 常用的 SI 导出单位 表 1-3 一些物理和化学的基本常数 表 1-4 单位换算表 表 1-7 几种化合物的磁化率 表 1-8 液体的分子偶极矩μ 、介电常数ε 与极化度 表 1-11 水的密度 表 1-33 水在不同温度下的折射率、粘度和介电常数 表 1-34 25℃下某些液体的折射率
第一部分，结构化学实习 实习一、原子轨道空间分布图的描绘 一.目的 通过计算和绘制平的空间分布图并讨论它的各种性质，加深对原子 结构的理解，为进一步学习化学键理论打下基础。 二.作平-r图 解氢原子Srodinger方程，可得原子轨道的数学表达式 g-2a收ma0 (1) 1.取a为r的单位， 可2高作为平单位，则-可简化为 42p,=re2cos日 (2) 按式(2)计算下表所规定的r,0值时的平值 Ψ00.51.01.52 [3 4 6 7 8 9 0° 15 30° 45o 60° 2.根据上表所列数据，对每个日值作r的关系曲线（以平2z为纵坐标，r为横 坐标)。 五条曲线画在同一张坐标纸上，得Ψ「图 三。作平空间分布图 1.根据所画的Ψ2mr图，读出下表所需的数据，对应于每个日，平2值应读出 两个r值
第一部分，结构化学实习 实习一、原子轨道空间分布图的描绘 一. 目的 通过计算和绘制 2Pz 的空间分布图并讨论它的各种性质，加深对原子 结构的理解，为进一步学习化学键理论打下基础。 二. 作 - r 图 解氢原子 Srodinger 方程，可得原子轨道的数学表达式 （1） 1. 取 a0 为 r 的单位， 作为 单位，则 可简化为 （2） 按式（2）计算下表所规定的 r, θ 值时的 2Pz值。 θ r=0 0.5 1.0 1.5 2 3 4 5 6 7 8 9 0° 15° 30° 45° 60° 2.根据上表所列数据，对每个 值作 -r 的关系曲线（以 2Pz 为纵坐标，r 为横 坐标）。 五条曲线画在同一张坐标纸上，得 2Pz –r 图 三。作 空间分布图 1. 根据所画的 2Pz –r 图，读出下表所需的数据，对应于每个 ， 2Pz值应读出 两个 r 值
RΨ= 0.20.30.40.50.60.7 0.10 0° 15 30 45 60° 2.在直角坐标纸上选取横坐标为X轴，纵坐标为Z轴，原点为原子核位置：从原 点出发 按上表中0值作辐射线，根据表中所列的，0和V的数据，标出各个 Ψ值相同的坐标位置，画出各条Ψ的等值线并标明Ψ值。 3.将0值从90扩充至180。，标明Ψ的正负号。 cos(90°-a)=sin cos(27-a)=-sina c0180°.a)=-cosa cos(360°.a)=c0sa 作图：(1)以x为横坐标，z为纵坐标： (2)画出角度辅助线： (3)将各角度的Y值标记于图中： (4)用平滑曲线将各点联结起来，标出正、负号，即得Pz状态角度分布图。 4求出|川最大的坐标位置及该点的数值，并在图上标明 解：对氢原子 三讨论 (1)从上述平面用图形出发，讨论平的空间分布图形。 (从图形对X轴，Y轴，Z轴和XY平面的对称性，节面以及图形的大小（以0.1 为界面)等方面进行讨论。 (2)与Ψ2z等值线图形对比，讨论平2Pz的等值线图形。 (3)与平2P,图形对比，讨论平2和平2n的空间分布图
2.在直角坐标纸上选取横坐标为 X 轴，纵坐标为 Z 轴，原点为原子核位置；从原 点出发，按上表中 值作辐射线，根据表中所列的 r， 和 的数据，标出各个 值相同的坐标位置，画出各条 的等值线并标明 值。 3.将 值从 90扩充至 180 ，标明 的正负号。 cos(90 - α) sinα cos(180 - α) -cosα cos(270- α) -sinα cos(360 - α) cosα 作图：（1）以 x 为横坐标，z 为纵坐标； （2）画出角度辅助线； （3）将各角度的 Y 值标记于图中； （4）用平滑曲线将各点联结起来，标出正、负号,即得 Pz 状态角度分布图。 4.求出 最大的坐标位置及该点的数值，并在图上标明 解：对氢原子 三.讨论 （1）从上述平面用图形出发，讨论 2Pz的空间分布图形。 （从图形对 X 轴，Y 轴，Z 轴和 XY 平面的对称性，节面以及图形的大小（以||=0.1 为界面）等方面进行讨论。 (2)与 2Pz等值线图形对比，讨论 2Pz的等值线图形。 （3）与 2Pz图形对比，讨论 2Px 和 2Py的空间分布图。 R = 0.10 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0° 15° 30° 45° 60°
实习二、分子的立体构型和分子性质 一目的： 分子的立体构型是从分子中原子排布的几何关系描述分子的结构，对了解分子的 性质具有重要意义。 本实习通过仔细观察分子模型，掌握分子的空间结构，加深对分子构型和分子性 质的了解 二.内容 1请搭出立方体，八面体和正四面体模型。 2.验证八面体的六个顶点相当于立方体的六个面心： 四面体的四个顶点相当于立方体八个顶点中上下交错的两个对顶角。 3.验证八面体中对称元素有3C4,4C3,6C2,9o,i 验证四面体中有4C3,3S4(与3C2同向)6o,无i 4.钴络合物是六配位八面体向，试论证[Co(NHCH,CH2NH2)2C1只能有三种异 构体，其中有两种是旋光异构体，并指出这些异构体中存在的对称元素 5.从分子模型了解其对称性并填写表中内容 (1) 分子 对称元素点群 偶极矩 旋光性 HC=C=CKH C=C=CKO Cpc-c-cH CC=C=CKC
实习二、分子的立体构型和分子性质 一.目的： 分子的立体构型是从分子中原子排布的几何关系描述分子的结构，对了解分子的 性质具有重要意义。 本实习通过仔细观察分子模型，掌握分子的空间结构，加深对分子构型和分子性 质的了解。 二.内容 1.请搭出立方体，八面体和正四面体模型。 2.验证八面体的六个顶点相当于立方体的六个面心； 四面体的四个顶点相当于立方体八个顶点中上下交错的两个对顶角。 3.验证八面体中对称元素有 3C4，4C3，6C2，9σh , i 验证四面体中有 4C3，3S4 （与 3C2 同向）6σ，无 i 4.钴络合物是六配位八面体向，试论证[Co(NH2CH2CH2NH2)2Cl2] +只能有三种异 构体，其中有两种是旋光异构体，并指出这些异构体中存在的对称元素 5.从分子模型了解其对称性并填写表中内容 （1） 分子 对称元素 点群 偶极矩 旋光性