【問(wèn)題1】為什么原子核外電子排布時(shí)，（n-1）d > ns等出現(xiàn)能級(jí)交錯(cuò)現(xiàn)象？

【答】由于電子云的形狀及特點(diǎn)，s電子云為球形，電子云“重心”更趨近原子中心，而d軋道電子云形狀為“∞”，電子云“重心”更趨向離原子中心更遠(yuǎn)的位置，從而導(dǎo)致（n-1）d > ns，其它f軋軋道也如此，因此出現(xiàn)能級(jí)順序?yàn)椋簄s<……<(n-2)f<(n-1)d<np。

【問(wèn)題2】為什么原子核外電子排布時(shí)IA、IIA族三周期以后元素最次外層電子為8，而IIIA—VIIIA，0族元素次外層均為18電子結(jié)構(gòu)？

【答】從問(wèn)題1可知，由于能級(jí)交錯(cuò)現(xiàn)象，當(dāng)排到3d能級(jí)之前，已經(jīng)出現(xiàn)4s能級(jí)，同理，最外層電子不會(huì)超8電子，次外層電子不超18電子，以此類推。

【問(wèn)題3】為什么有些金屬有焰色反應(yīng)，而多數(shù)金屬?zèng)]有？

【答】焰色反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是在外界能量的作用下，元素原子的電子運(yùn)動(dòng)能級(jí)的躍遷導(dǎo)致的。當(dāng)電子從激發(fā)態(tài)反回到基態(tài)時(shí)，會(huì)以可見(jiàn)光能釋放時(shí)便出現(xiàn)了焰色反應(yīng)的現(xiàn)象。若在不可見(jiàn)光范圍出現(xiàn)時(shí)則肉眼是看不見(jiàn)的。如紅外光或紫外光等。因此，由于不同元素原子電子躍遷的能級(jí)不同，從而導(dǎo)致產(chǎn)生不同波長(zhǎng)能量的釋放，并非不產(chǎn)生發(fā)射“光譜”，只是肉眼不可見(jiàn)而已。

【問(wèn)題4】為什么IIA族元素第一電離能比同周期IIIA族第一電離能高，同理VA族比同周期VIA族電離能高？

【答】由于IIA族元素價(jià)電子構(gòu)型為ns²，IIIA族元素為ns²np¹,IIA族元素電子處于全滿狀態(tài)，非常穩(wěn)定，而IIIA族元素P軋道只有一個(gè)電子，不是穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，相反，失去一個(gè)電子后處理全空的穩(wěn)定狀態(tài)，因此第一電離能Mg>Al，同理N>O，其它族正常。

【問(wèn)題5】σ鍵一定比Л鍵且穩(wěn)定嗎？為什么？

【答】若是C原子，C-C,C=C,C≡C中鍵能分別是347.7KJ/mol、615 KJ/mol、812 KJ/mol，因此發(fā)現(xiàn)σ鍵一定比Л鍵鍵能大，說(shuō)明σ鍵更穩(wěn)定，因此CH₂=CH₂常溫下便可發(fā)生加成，而烷烴常溫下的σ鍵很難斷，穩(wěn)定。同量從數(shù)據(jù)分析可知，C≡C與C=C的鍵能差大于C=C與C-C的鍵能差，從而說(shuō)明由于三鍵的形成使C與C原子之間結(jié)構(gòu)更強(qiáng)，鍵更短，因此C≡C鍵更強(qiáng)，即CH₂=CH₂比CH≡CH更活潑，與溴水褪色更快，因此并非Л鍵越多分子越不穩(wěn)定，相反若形成大的離域Л鍵，可能會(huì)使分子更穩(wěn)定，如苯環(huán)結(jié)構(gòu)，再如金剛石的沸點(diǎn)不如石墨的高，也是因?yàn)槭写嬖诖螫I，使C-C鍵變得更短，更穩(wěn)定。

相反，若是N、O原子則恰恰相反，如N-N、N=N、N≡N的鍵能分別是139 KJ/mol、418 KJ/mol、946 KJ/mol，O-O、O=O的鍵能分別是142 KJ/mol、497.3 KJ/mol。從數(shù)據(jù)不難看出，Л鍵鍵能比σ鍵大！這主要是由于N、O原子半徑較C原子半徑更小，從而形成σ鍵時(shí)，Л鍵重疊程度更大，從而Л鍵比σ鍵穩(wěn)定。同理，N-O、N=O鍵能也分別是176 KJ/mol、607 KJ/mol，因此，σ鍵、Л鍵鍵能大小、穩(wěn)定性如何，應(yīng)具體問(wèn)題具體分析。但平時(shí)通常指C原子的成鍵規(guī)律，尤其在有機(jī)物結(jié)構(gòu)討論中更是如此。

【問(wèn)題6】同族元素性質(zhì)往往相似，為什么CO2形成是的分子晶體，而SiO2形成的是原子晶體？為什么硝酸為HNO3,而磷酸為H3PO4?為什么有PCl5而無(wú)NF5？

【答】由于原子之間形成Л鍵時(shí)原子之間能量應(yīng)接近或理解為半徑相當(dāng)，由于Si原子3s3p能量較高，半徑較大，與氧原子很難形成穩(wěn)定的Л鍵，相反，O與C原子之間由于成鍵電子能級(jí)接近，半徑相當(dāng)，更易形成Л鍵，相反若形成C-O單鍵的原子晶體還是很難的。

由于N原子半徑較小，原子中沒(méi)有d軋道，因此不可能形成NO₄^3-,同理，P有d軋道，可以形成SP³d雜化軋道而N不能，因此不可能形成NF₅，同理，碳酸為H₂CO₃，而原硅酸可以是H₄SiO₄也是如此。

【問(wèn)題7】為什么CH4、NH3、H2O、H2S的鍵角逐漸變??？

【答】從以上分子可知，中心原子均是SP³雜化軋道，正常鍵解應(yīng)為109^.28^’,但由于N、O、S中心原子上均有孤電子對(duì)，且N上一對(duì)，O、S上兩對(duì)，因此，根據(jù)排斥力大小可知，孤電子對(duì)之間排斥力大，因此CH₄、NH₃、H₂O的鍵解變不，而H₂S中由于S原子半徑大，電子云之間排斥力大，從而使H₂S中鍵角更小，幾乎恢復(fù)到原來(lái)未雜化的90^.水平。

【問(wèn)題8】按共價(jià)鍵的性質(zhì)可知，鍵越短應(yīng)該越穩(wěn)定，為什么F-F、Cl-Cl、Br-Br、I-I的鍵能分別是：157 KJ/mol、242.7 KJ/mol、193.7 KJ/mol152.7 KJ/mol？

【答】按共價(jià)鍵的性質(zhì)可知，共價(jià)鍵鍵長(zhǎng)越短，共價(jià)鍵越強(qiáng)，前提是結(jié)構(gòu)相同且有可比性。在F-F與Cl-Cl中，雖然F-F鍵最短，但由于鍵短，從而導(dǎo)致F原子之間的孤電子對(duì)排斥力變大，因此導(dǎo)致F-F反應(yīng)變?nèi)酰鏗-H鍵能為436 KJ/mol，鍵短，又無(wú)孤電子對(duì)，因此鍵能特別大。而Cl、Br、I隨半徑增大，兩原子間孤電子對(duì)排斥力變小，鍵能變小主要是由于半徑變大的原因。同樣，C-C鍵能為347.7 KJ/mol，而O-O鍵能為142KJ/mol，O半徑雖然小，但孤電子對(duì)排斥反而使鍵能變小。

【問(wèn)題9】為什么硫酸(H2SO4)、磷酸（H3PO4）、甘油（CH2OHCHOHCH2OH）都具有很強(qiáng)的吸水性？有關(guān)知識(shí)還有哪些應(yīng)用？

【答】由于硫酸中有兩個(gè)-OH，磷酸中有三個(gè)-OH，甘油中有三個(gè)-OH，因此三者分子間都存在很強(qiáng)的氫鍵，因此都具有高沸點(diǎn)，粘稠等性質(zhì)。且由此可以，此類物質(zhì)在水中溶解度極大。同理，即使高聚物中若含有許多-OH，即使不能溶解于水中，此類物質(zhì)往往具有很強(qiáng)的吸水性。如尿不濕[CH₂-CHOH]_n、纖維素等均屬于吸水性極強(qiáng)的物質(zhì)。

【問(wèn)題10】為什么晶體都具有規(guī)則的幾何外形？

【答】由于晶體具有自范性，晶體內(nèi)部的粒子是有序排列的，因此導(dǎo)致具有規(guī)則的幾何外形。不同晶體外形不同，關(guān)鍵是晶胞的參數(shù)不同，各角度有所差別。

【問(wèn)題11】晶胞中的配位關(guān)系如何？為什么？

【答】晶體中晶胞的配位關(guān)系與微粒之間的半徑比例有關(guān)。如下所示：

三配位（平面三球夾一球）：0.155

四配位（四面體心夾一球）：0.225

六配位（八面體心夾一球）：0.414

八配位（正方體心夾一球）0.732

12配位（20面體心夾一球）1.00

在不同離子之間形成離子晶體時(shí)配位關(guān)系，可能由于陰陽(yáng)離子半徑比例變化，配位關(guān)系也隨之發(fā)生變化，同時(shí)還與陰陽(yáng)離子的電荷有關(guān)。  

【問(wèn)題12】晶體中粒子配位關(guān)系、填隙模型與化學(xué)式之間關(guān)系運(yùn)用如何？

【答】一般在四面體中心的配位是4，正方體棱心的配位是6，正方體面心配位是12，若晶胞中比較容易觀察出A周?chē)鶥粒子的配位數(shù)，即可根據(jù)化學(xué)式，便可計(jì)算出B周?chē)鶤粒子的配位數(shù)。例如：SiC晶胞中，Si原子周?chē)?個(gè)C原子形成的四面體結(jié)構(gòu)，從化學(xué)式可知，C周?chē)惨欢ㄓ?個(gè)Si原子；再如：CaF₂晶胞中，可直觀發(fā)現(xiàn)Ca² 周?chē)?個(gè)F^-離子，根據(jù)化學(xué)式不難推出F^-離子周?chē)惨欢ㄓ?個(gè)Ca² ,其它晶胞同理。

一般來(lái)講，四配位體圍成的縫隙為四面體縫隙，正方體圍成的縫隙為正方體縫隙，六配位圍成的縫隙為八面體縫隙，十二配位圍成的縫隙為二十面體縫隙等等。

【問(wèn)題13】金屬晶胞中粒子空間利用率與配位數(shù)之間關(guān)系如何？

【答】金屬晶胞空間利用率是指晶胞中粒子與點(diǎn)的體點(diǎn)立方體總體積的比例。關(guān)鍵是晶胞中所含粒子的數(shù)目及體積。（例如晶胞棱長(zhǎng)為acm的等徑球）

簡(jiǎn)單立方：晶胞體積為a³，其中相當(dāng)于含1個(gè)球，由于a=2r，因此可知利用率為52%；

體心立方：晶胞體積為a³，其中相當(dāng)于含2個(gè)球，由于a=4r，因此可知利用率為68%；

面心立方：晶胞體積為a³，其中相當(dāng)于含2個(gè)球，由于a=4r，因此可知利用率為74%；

六方晶胞：晶胞體積為a²hsin60，其中相當(dāng)于含2個(gè)球，由于a=2r，

h==r,因此可知利用率為74%

【問(wèn)題14】晶胞棱長(zhǎng)、粒子半徑、晶體密度之間關(guān)系如何？

【答】以立方晶胞為例，若晶胞的棱長(zhǎng)為acm，密度為ρg/cm³，則不同晶胞中關(guān)系如下：

      晶胞的體V_胞=a³，1mol晶胞的體積為V_摩 =a³N_A,不同晶胞中所含“粒子數(shù)”不同，因此1mol晶胞的質(zhì)量有所不同。（以原子量為M的金屬為例）。

簡(jiǎn)單立方：M=ρa(bǔ)³ N_A ，晶胞中棱上為兩球相切，即a=2r可以換算；

體心立方：2M=ρa(bǔ)³ N_A，晶胞體心球與正方體八個(gè)頂點(diǎn)相切，即a=4r可以換算；

面心立方：4Mρa(bǔ)³ N_A，晶胞面心球與正方體面四個(gè)頂點(diǎn)相切，即a=4r可以換算；

六方晶胞：2M=ρa(bǔ)²sin60h N_A=ρa(bǔ)²sin60r N_A，晶胞體心球與三棱柱六個(gè)頂點(diǎn)相切，其中另一個(gè)三棱柱中無(wú)心，即a=2r 、h=r可以換算；

【問(wèn)題15】晶胞熔沸點(diǎn)與晶體結(jié)構(gòu)的關(guān)系如何？影響因素如何？

【答】晶體的熔沸點(diǎn)主要與晶體中粒子之間的作用力有關(guān)！但不同晶體之中影響作用力因素

還原分子晶體中的分子量、極性以及原子晶體中半徑、離子晶體的離子電荷與半徑、金屬晶體中離子電荷與原子半徑有關(guān)。總之，分子晶體的作用力與分子量與極性有關(guān)，鍵力的主要與原子半徑與電荷有關(guān)。一般可以用近似公式計(jì)算。

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說(shuō)明：文章來(lái)自化學(xué)課外，致謝！