结构化学 第二章答案
1 2 3
x1=- 2,E1=+ 2 即: x2=0,E2= x3= 2,E3=- 2 3 (1)烯丙基自由基(C3H5 ),形成3 E D=2 E1+E2=3+2 2 DE=E D -E L=3+2 2 -[2(+ )+ ]=0.828
20.解:sp杂化:键角为1800,设参加杂化的p轨道为p x,两杂化轨 1=c11 s+c12 px 道分别位于x轴正、负方向(图略),即有: 2=c21 s+c22 px 1 2 2 2 2 等行杂化:c11=c21,c11+c21=1,即:c11=c21= 2 1 1 2 2 2 2 c12=c22,c12+c22=1,即:c12= ,c22=- 2 2 1 ( 1 2 s+ px) 1 ( - ) s px 2 2 21.解:sp 3杂化:键角为1090 28' ,四个杂化轨道按下图分布。
2 2 2 2 2 4 3 F2+:(1 g) 1 u) 2 g) 2 u) 3 g) 1 u) 1 g) ,键级为1.5 ( ( ( ( ( ( 2- 2 2 2 2 4 2 2 N 2 :(1 g) 1 u) 2 g) 2 u) 1 u) 3 g) 1 g) ,键级为2.0 ( ( ( ( ( ( 2 2 2 2 2 4 4 2 F22-:(1 g) 1 u) 2 g) 2 u) 3 g) 1 u) 1 g) 3 u) ,键级为0 ( ( ( ( ( ( ( + 2- 稳定性:N 2 N 2 F2+ F22- + (2)H 2,O2 ,N 2,CO的电子组态分别为: 2 H 2:(1 g) ,抗磁性; + 2 2 2 2 2 4 1 O2 :(1 g) 1 u) 2 g) 2 u) 3 g) 1 u) 1 g) ( ( ( ( ( ( ,顺磁性; 2 2 2 2 4 2 N 2:(1 g) 1 u) 2 g) 2 u) 1 u) 3 g) ( ( ( ( ( ,抗磁性; 2 2 2 2 4 CO:(1 ) 2 ) ) ) 1 ) 5 ) ( (3 (4 ( ( 2,抗磁性。
29.解:E=2E1 +2E2+2E3
2 1 h2 22 h2 32 h2 7 h2 =2 +2 +2 = 2 2 2 8m a) (6 8m a) (6 8m a) 7 ma 2 (6 2
30.解:
1 3 2
x
对称面
1 x 1
1 1 =0,解得:x=1, 1,-2 x
1 1
x1 =-2,E1 = +2 x2 =x3 =1,E2 =E3 - =0 xc1+c2+c3 c +xc +c =0 1 1 2 3 将x1=-2代入 (1)得:c1=c2=c3 = =0 3 c1+c2+xc3 2 2 2 c1+c2+c3=1
N -E (3)
O-E
0 0
0
0 0 =0
O-E
0
O-E
26.解:(a)均为:2 34
5 (b)NO2 , 34;O3 , 34;ClO2, 3 6 (c)均为: 4 6 6 (d) 34;(e) 5 ;(f ) 5 ;(g)无
27.解:(a)见笔记
21.解: s, px 分别归一且二者正交,则:
1 2d = 1 2 d
=( s+ px)( s- px) d = - =0, 1, 2正交。
+ - - 22.解:在NH4 ,BF4 ,BeF4 中,中心原子N,B,Be均
2 2 2 2 c11=c21=c31=c41 1 等行杂化: 2 c11=c21=c31=c41= 2 2 2 2 c11+c21+c31+c41=1
由图看出, px , p y, pz 与四个杂化轨道夹角相同,即 1 px, p y, pz 对四个杂化轨道贡献相等(均为 ),组合系 4 1 数为 。再由上页图考虑正负号,即有: 2 1 1 2 ( s px p y pz ) 1 ( ) px py pz 2 2 s 1 ( ) px py pz 3 2 s 1 4 ( s p p p ) x y z 2
( c1 H11-ES11)+C(H12-ES12)=0 2 ( c1 H12-ES12)+C(H 22-ES22)=0 2 c2 H11-ES11 解得: =- c1 H12-ES12 12.解:当c1=c2时,有: =c1 1+ 2) (
2 2 则: d =c1 1+ 2)d ( 2 =c( 11d +2 1 2 d + 2 2 d ) 1 2 =c(S11+2 S12+S22)=1 1
2 2 2 4 2 2 (1 ) ) (2 [(3 ) 1) ( ](4 ) [(5 ) ) (2 4 ] 2 2 4 2 0 (6 ) [(7 ) ) ) (3 (1 4 ][(8 ) ) (4 4 ](9 ) + 2- 18.解:(1)N 2 ,F2+,N 2 ,F22-的电子组态分别为: + 2 2 2 2 4 1 N 2 :(1 g) 1 u) 2 g) 2 u) 1 u) 3 g) ,键级为2.5 ( ( ( ( (
故:c1 =[S11+2 S12+S22]
1 - 2 0
1 . 3解:查p195表2-3.2知,H 2的键长Re=0.74 A
0.74 - 0.74 0.74 2 S=[1+ + ]e 0.529=0.753 0.529 3 0.529 2
14.解:根据分子轨道理论: =c1 a+c2 b
Hc
Ha
z
C
O
Hd
Hb
1-a 2-b 3-c y 4-d
x
1 c11 s c12 px c13 p y c14 pz 2 c21 s c22 px c23 p y c24 pz 3 c31 s c32 px c33 p y c34 pz c c c c 41 s 42 p x 43 p y 44 pz 4
采用等性sp3杂化,分别生成四个相同的 键,故它们的 构型均为正四面体。 24.解:编号不同,行列式形式不同(略)。 25.解:(1)将N 定位1号;(2)两个N 原子分别为1、2 号;(3)N 定位1号。行列式如下:
N -E NC 0 0 0 NC NC C-E CC 0 0 0 0 CC C-E CC 0 0 (1) =0 0 0 CC C-E CC 0 0 0 0 CC C-E CC NC 0 0 0 CC C-E N -E NN 0 0 0 NC NN N -E NC 0 0 0 0 NC C-E CC 0 0 (2) =0 0 0 CC C-E CC 0 0 0 0 CC C-E CC NC 0 0 0 CC C-E
第二章
共价键理论和分子结构
0
H d =E E 得: 11.解:由变分原理 d
E=
c
2 1
1
H 1d+2c1c2 1 H 2d +c
2 2
2 2 2 2 c1 1d +2c1c2 1 2d +c2 2d
2
H 2d
3 (b)H C =C =C H 为2 3 ; 1 2 3
x 对每个 33, Huckel 行列式方程为: 1 0 x=0, 2 x1=- 2 x2=0 , x
1 c1= 2 xc1+c2=0 c +xc +c =0 1 1 2 3 将x=- 2代入 得: c2= c2+xc3=0 2 2 2 2 c1+c2+c3=1 1 c3=- 2 1 1= ( 1+ 2 2+ 3) 2
+ - 可见,O2,O2 ,O2 的键级分别为:2,2.5,1.5 + - + - 键长:O2 <O2 <O2 ;键能:O2 >O2 >O2
17.解:H 和Br的电子构型为: H:1s1,Br:1s22s22p63s23p64s23d 10 4p5 8 =ca1 s,H+cb4pz,Br 根据成键三原则, 9 =ca1 s,H-cb4pz,Br 于是,HBr的电子组态为:
19.解:N:s 2 2 s 2 2 p3,O:s 2 2 s 2 2 p 4 1 1
+ 虽然NO与O2 是等电子分子,但电子组态不同。 2 2 2 2 4 2 NO:(1 ) 2 ) ) ) 1 ) 5 ) 2 ) ( (3 (4 ( ( ( 1 + 2 2 2 2 2 4 1 O2 :(1 g) 1 u) 2 g) 2 u) 3 g) 1 u) 1 g) ( ( ( ( ( (
同理: 2=
1
(1- 3) 2
1 3= (1- 2 2+ 3) 2 1 2 2 1 N 2=2+(P12+P23)=2+2[2 2 +2 ]=4.828 2 2 2 2 这比三亚甲级自由基C CH 2) ( 3的中心C 原子的成键度4.732 还要大。但习惯我们总以4.732为C 原子的最大成键度。 28.解: H 2=C H-C H 2的Huckel 行列式方程为: C x 1 0 1 x 1=0 , x=0, 2 0 1 x
2 2 c1 H11+2c1c2H 12+c2H 22 Y = 2 = 2 c1 S11+2c1c2S12+c2S 22 Z
E 1 Y Y Z = - 2 =0 c1 Z c1 Z c1 E 1 Y Y Z = - 2 =0 c2 Z c2 Z c2 Y Y Z c - Z c =0 1 1 即: Y - Y Z =0 c2 Z c2
2 2 2 2 若不考虑原子轨道重叠: 2 =c1 a+c2 b 2 2 其中:c1=0.90,c2=0.10