突破晶体中配位数的判断

一、问题的提出晶体中的相关计算是近年来高考热点之一,如晶体密度、空间利用率、粒子间的距离、配位数等,该部分内容注重考查学生的空间想象能力和计算能力,此类题目难度较大,综合性较强,有较好的区分度,受到命题者的青睐。但是在人教版新教材选择性必修2《物质结构与性质》中并没有涉及与之相关的内容过多介绍,故不少学生觉得学起来抽象,做起来难突破。笔者结合教学实践以及对近几年的高考题的研究分析,对晶体中粒子配位数的判断作了详细的梳理,供参考。

稀土配合物的结构规律(Ⅰ)——配位数

本文根据剑桥数据库的资料,在中科院化学冶金研究所的VAX机系统上运行,检索到686个稀土配合物的结构数据,得出了按配位数分布的稀土配合物的结构规律,并对每一种配位数的配合物进行了讨论。

基于CT扫描技术的岩心孔隙配位数实验研究

应用CT扫描技术对岩心的孔隙结构进行了研究,根据灰度值范围的选取,得到了储层岩心的孔隙度;通过二维横截面图片,对岩心孔喉比进行了研究;并且明确了岩心配位数的查找方法,给出了岩样的配位数分布特点。研究结果表明,渗透率为370×10-3μm2的配位数主要在5～13之间,而且有50%以上的比例在7～9;而渗透率为554×10-3μm2的配位数在6～15之间,有60%以上的比例在10～13;CT扫描得出的孔喉比由几变化到几十,最大孔喉比可达60,而随着渗透率的增加,孔喉比在降低,这与恒速压汞实验得出的结论基本是一致的。

壳聚糖镍和壳聚糖镧配位聚合物的配位数研究

从ＩＲ、ＥＳＲ 和ＸＰＳ的测试结果可知，Ｎｉ２ ＋ 或Ｌａ３＋ 与壳聚糖（ＣＳ） 链节单元上的氨基Ｎ 和仲羟基Ｏ发生配位反应，形成ＣＳ－ Ｎｉ２ ＋ 或ＣＳ－ Ｌａ３ ＋ 配位聚合物膜。通过电导率研究其配位数，发现Ｎｉ２ ＋ 或Ｌａ３ ＋ 可与壳聚糖的３ 个或５ 个链节单元配位。根据以上的实验可推定中心离子Ｎｉ２＋ 与壳聚糖３ 个链节单元上的氨基Ｎ 和仲羟基Ｏ 结合，形成六配位的ＣＳ－ Ｎｉ 配位聚合物；Ｌａ３ ＋ 与壳聚糖５ 个链节单元上的氨基Ｎ 和仲羟基Ｏ配位形成十配位的ＣＳ－ Ｌａ 配位聚合物。从ＩＲ、ＥＳＲ 和ＸＰＳ的测试结果可知，Ｎｉ２ ＋ 或Ｌａ３＋ 与壳聚糖（ＣＳ） 链节单元上的氨基Ｎ 和仲羟基Ｏ发生配位反应，形成ＣＳ－ Ｎｉ２ ＋ 或ＣＳ－ Ｌａ３ ＋ 配位聚合物膜。通过电导率研究其配位数，发现Ｎｉ２ ＋ 或Ｌａ３ ＋ 可与壳聚糖的３ 个或５ 个链节单元配位。根据以上的实验可推定中心离子Ｎｉ２＋ 与壳聚糖３ 个链节单元上的氨基Ｎ 和仲羟基Ｏ 结合，形成六配位的ＣＳ－ Ｎｉ 配位聚合物；Ｌａ３ ＋ 与壳聚糖５ 个链节单元上的氨基Ｎ 和仲羟基Ｏ配位形成十配位的ＣＳ－ Ｌａ 配位聚合物。

氯化钙—聚乙二醇配位聚合物的配位数研究

CaCl_2与PEG（聚乙二醇）在无水乙醇中发生反应而制得的试样，以XPS和IR测试的结果，表明该试样中存在O→Ca配位健。通过溶液电导率的测量，发现1个Ca^2＋与PEG4个链节单元的氧形成配位结构．又以电导率手段测得CuCl2－PAAm（聚丙烯酰按）配位聚合物的配位数，其结果与利用Cu^2＋2pXPS谱上的Shake－up效应研究所得该配位聚合物的配位数一致，间接地验证以电导率手段测得CaCl_2－PEG配位聚合物配位数的可靠性．

簇模型选取的配位数原则——CO/ZnO吸附体系的ab initio研究

提出并以ＺｎＯ为例初步考察了用于金属氧化物的簇模型选取的配位数原则，即尽可能选取边界悬空键总数最少的簇模型，使簇模型“边界效应”尽可能低．在此基础上研究了ＣＯ在一系列按配位数原则选取的（ＺｎＯ）ｎ表面簇模型上的吸附行为．结果表明，配位数原则有效地缩小了簇模型的选取范围；依配位数原则确立的ＺｎＯ表面簇模型，能够对ＣＯ／ＺｎＯ吸附体系给出合理的定性解释．计算还表明，考虑相关效应有助于进一步改善计算结果．

Cu(Ⅱ)脱乙酰壳聚精配位聚合物的配位数

IR,ESR和XPS的测试结果表明,脱乙酰壳聚糖(简记CS)膜在铜氨水溶液浸渍过程中Cu(Ⅱ)既与CS发生配位反应形成Cu(Ⅱ)-CS配位聚合物,也产生吸附作用.ESR谱示出CuCl_2·2H_2O与Cu(Ⅱ)-CS膜中的Cu(Ⅱ)均含有一个单电子,可以利用XPS的Shake-up效应研究Cu(Ⅱ)-CS配位聚合物的配位数,所得结果为4.又以同样的方法研究Cu(Ⅱ)-聚乙烯醇(简记PVA)配位聚合物的配位数,发现Cu(Ⅱ)是以低自旋状态的dsp^2杂化空轨道与PVA的羟基氧配位,其配位数也是4,这与资料所报道的一致,从而间接地验证了此方法研究Cu(Ⅱ)-CS配位聚合物配位数的可靠性.

配位数对剩余油分布及采收率的影响

通过自助设计研制的微观可视化规则模型,利用微观驱替装置对水驱过程中剩余油形态及流动特征进行显微观察和分析,并应用图像处理技术定量考察水驱驱油效果,研究配位数对微观剩余油分布规律和对采收率的影响规律,并用数值模拟方法进行微观剩余油规律数值模拟配位数为4的水驱剩余油分布。研究结果表明,剩余油分布形态为柱状剩余油和膜状剩余油两种形态,配位数越大,驱替效果越好,剩余油所占孔隙比例越小,且数值模拟结果显示剩余油分布与实验结果一致。

稀土配合物的配位数和配位原子

稀土配位化学在整个配位化学中占有突出的地位.S.P.Sinha等曾对截止到1982年的220个稀土配合物作过统计.??等于1984年曾对稀土元素化合物的晶体结构特征进行过综述.本文利用剑桥数据库的资料在中国科学院化工冶金所的Vax机系统上运行,从七万多个配合物的结构数据中检索到686个稀土配合物的结构数据.它包括1935-1988年全部公开发表了的并已收入数据库的数据.现在分三个问题分述如下:

聚乙烯亚胺-金属络合物的稳定常数及配位数的测定

将聚合物络合超滤(PC-UF)技术与电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)结合,利用化学理论计算模型,建立了测定聚乙烯亚胺(PEI)与金属离子络合稳定常数及平均配位数的方法.将该方法用于PEI与Cd2+的络合过程.配制不同浓度比的PEI和Cd2+的混合溶液,待络合反应平衡后,用超滤离心管离心分离高分子PEI-Cd络合物,自由离子Cd2+及其小分子络合物渗滤至滤液中;用10 mL体积分数为3%稀硝酸将滤膜上截留的PEI-Cd络合物解离,离心得到Cd2+的稀硝酸溶液;用ICP-MS分别测定2次超滤后滤液中Cd2+的浓度,利用化学理论模型进行计算,得到PEI-Cd络合物的稳定常数和平均配位数.pH=4.0～5.9时,PEI-Cd络合平衡的研究结果表明,稳定常数和平均配位数均随pH值的增大而增大,较低程度的质子化可使PEI与Cd2+的络合能力增强,络合稳定常数增大.

铜（Ⅱ）－聚丙烯酰胺和铜（Ⅱ）－聚乙烯醇配位聚合物的配位数

配位聚合物ＰＡＡｍ－ＣｕＣｌ＿２和ｃｕＣｌ＿２·２Ｈ＿２Ｏ的Ｃｕ￣（２＋）２ｐＸＰＳ谱上都有Ｓｈａｋｅ－ｕｐ峰，其与各自的Ｃｕ￣（２＋）２ｐ３／２肩峰或主峰距离ΔＥｓ２或ΔＥｓ分别为８．７和８．６ｅＶ；但配位聚合物Ｃｕ（Ⅱ）－ＰＶＡ却无此峰．由此推定，前者的Ｃｕ￣（２＋）是以ｓｐ￣３杂化轨道接受ＰＡＡｍ４个链节单元Ｃ－Ｎ上Ｎ的孤对电子部分转移形成配位键；而Ｃｕ（Ⅱ）－ＰＶＡ配位聚合物中的Ｃｕ￣（２＋）却以ｄｓｐ￣２杂化轨道接受ＰＶＡ４个链节单元侧基Ｏ的孤对电子部分转移，产生配位键，即Ｃｕ￣（２＋）与ＰＡＡｍ或ＰＶＡ的链节单元配位比均是１：４，此结果与电导率法测定ＰＡＡｍ－ＣｕＣｌ＿２的配位比相同．

三元和四元金属间化物中原子的配位数规律

对不同元素在不同三元和四元金属间化物结构类型中的原子配位环境进行了研究，所涉及的体系包括：１）Ｒ－Ｔ－Ｍ，２）Ｒ－Ｍ′－Ｍ，３）Ｒ－Ｔ－Ｍ′，４）Ｔ－Ｍ′－Ｍ，５）四元化合物（这里Ｒ表示稀土、碱土金属和低族过渡金属元素如Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ等，Ｔ表示高族过渡金属如Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ等，Ｍ′表示Ａｌ或Ｇａ，Ｍ表示其它主族元素Ｂ、Ｃ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｐ和Ａｓ）．研究了在３２４种完全有序结构类型中占据２０４６个不同晶体学位置的原子的配位环境，计算了它们的配位数，作出反映不同原子配位数规律的配位数分布直方图。

氨的配位数的分子动力学模拟研究

运用分子动力学模拟方法研究了氨在较宽温度和压力范围的配位数。采用Andersen和Berendsen两种不同的控温方式得到的氨的平均配位数基本一致。配位数随压力的升高而增大,随温度的升高而减小。另一方面,配位数受温度的影响比受压力的影响更明显。

平均配位数测定配合物稳定常数的新方法

针对现有平均配位数测定配合物稳定常数方法较为繁琐的情况,提出了图解迭代法求解的方法.该法主要基于平均配位数对数值lgn对自由配体浓度负对数pL图渐近线的性质,分别讨论了溶液中存在一种、二种和三种配离子的情形,并提出了进一步获得准确稳定常数数值的迭代公式.三种配合物体系被用于验证本文计算公式,计算结果与真值一致.说明使用本文提出的方法测定配合物稳定常数是可行的.

利用普通单晶X射线荧光光谱仪测定玻璃中金属元素的配位数

用普通单晶X射线荧光光谱法(XRS)测定了玻璃中Al.Ti和Zn的配位数,对Al进行了定量分析。在AlPO_4·Na_2O玻璃中,Al主要以4,6混合配位形式存在,A1%比值升高时,6配位逐渐向4配位转化。在Na_2O·SiO·B_2O_3·TiO_2玻璃中,Ti主要以4配位形式存在。在Na_2O·ZnO·B_2O_3玻璃中,Zn主要以4配位形式存在。

平均配位数和缓冲指数计算的新方法

基于代数法建立了溶液中平均配位数和缓冲指数计算的新方法.方法仅需对pL及相关lgK进行少量加减有以10为底的乘方运算,因而方法简便,计算误差可预先设置,一般不超过5%.

配合物中配位数的确定方法

在配合物教学中,配位数的确定是一大难点,本文总结了确定配位数的一些规律和方法,以便于广大师生参考和学习。

论分子配位数随温度变化的重要性

本文通过统计力学理论对分子配位数与温度之间的函数关系在建立局部组成模型中的重要性进行探讨,发现早期局部组成模型中(诸如Wilson、NPTL方程等)分子配位数作为恒定常数的假设不太合理,这一不合理假设导致了这些模型不能满足第二维里系数对组成的二次依赖性等理论缺陷,从而限制了这些模型对低密度流体混合物的应用.此外,还得出了流体混合物的非无序性并不完全决定于局部组成对主体组成偏离大小的结论.

配位数为四的配合物空间构型的判断方法

本文阐述了配位数为四的配合物为何有两种不同的空间构型 。