一級(jí)結(jié)構(gòu)師

為了幫助考生系統(tǒng)的復(fù)習(xí)結(jié)構(gòu)工程師課程 全面的了解結(jié)構(gòu)工程師考試教材的相關(guān)重點(diǎn)，小編特編輯匯總了2011年一級(jí)結(jié)構(gòu)工程師考試各章復(fù)習(xí)的重點(diǎn)資料，希望對(duì)您參加本次考試有所幫助！

1. 請(qǐng)問晶體場(chǎng)穩(wěn)定化能的實(shí)際意義是什么?它在晶體場(chǎng)理論中有什么作用?

答：晶體場(chǎng)穩(wěn)定化能是指體系(d1-d9)在不同靜電場(chǎng)中由于能級(jí)分裂所獲得的穩(wěn)定化能量或能量下降值。它可以簡(jiǎn)單直觀地幫助我們了解d軌道的相互能量關(guān)系和電子在其中的排布情況。由于分裂能可以從光譜數(shù)據(jù)得到，因此可以進(jìn)一步得到CFSE。

另外，我們?cè)诳紤]問題時(shí)經(jīng)常用能量高低來判斷過程的方向，CFSE也可以告訴我們?cè)谛碌沫h(huán)境里體系是否可以獲得新的穩(wěn)定化能量。

2. 那么，“在新的環(huán)境里體系是否可以獲得新的穩(wěn)定化能量” 如何通過CFSE判斷?

答：當(dāng)電子填入分裂的d軌道時(shí)，有的電子填入下層軌道，使體系能量下降;有的填入上層，使體系能量上升。整體結(jié)果，體系能量保持恒定(例如全滿)或略有下降。

3. 今天老師在課堂上講的配位平衡與電化學(xué)平衡時(shí)講到的例題,在使用能斯特方程的時(shí)候,對(duì)數(shù)符號(hào)里的[cu2+],是怎樣轉(zhuǎn)化成Ks的負(fù)一次方的,是不是還少了一銅氨絡(luò)合離子的濃度?盼望指教!

答：由于求標(biāo)態(tài)電極電勢(shì)，所以電極反應(yīng)中所有物質(zhì)量均為標(biāo)態(tài)。所以NH3和銅氨絡(luò)離子的濃度都是1。所以由Ks的定義可知[Cu2+] = 1/Ks。

4. 中學(xué)中基團(tuán)都是中性的，即不帶電荷。但講配位時(shí)，硝基，羥基為什么都帶上了電荷?

答：根據(jù)化學(xué)命名法，基團(tuán)都帶有一個(gè)或幾個(gè)單電子，如甲基，-CH3;亞甲基，-CH2-。但是配位鍵不同于共價(jià)鍵。我們需要注意的是，配位鍵是配體提供一對(duì)電子給中心離子。那么配體經(jīng)常會(huì)帶負(fù)電荷，有負(fù)電荷的配體有更好的給出孤對(duì)電子的能力。

關(guān)于硝基與亞硝酸根的區(qū)別，我們知道它們的差別是配位原子不同，前者是N，后者是O。這是他們命名的差別所在。在有機(jī)化學(xué)中的硝基都是以N成鍵，盡管這時(shí)的硝基不帶電荷。

關(guān)于羥基和氫氧根，它們的區(qū)別在于成什么鍵。如果是離子鍵，應(yīng)當(dāng)叫氫氧根;如果成配位鍵，則應(yīng)叫羥基，因?yàn)檫@時(shí)羥基上氧原子提供一對(duì)電子給中心離子。過渡元素的氫氧化物大多是配合物。

5. 還是搞不懂啊：

為什么電子軌道的x,y,z軸要按配體的方向決定呢?難道d層軌道會(huì)隨外界影響而改變方向?

答：我們知道：自然界最基本的規(guī)律是“能量最低原理”。因此，d軌道的最佳方向也就是體系能量最低的結(jié)構(gòu)。晶體場(chǎng)理論的核心是配體對(duì)d軌道的靜電排斥。所以，5個(gè)d軌道的排布就是在滿足軌道成6個(gè)鍵的基礎(chǔ)上，其它軌道最大遠(yuǎn)離配體方向。所以，把x軸和y軸放在配體方向上就可以令其它三個(gè)d軌道獲得穩(wěn)定化能量(CFSE)，因此是一個(gè)合理的結(jié)果。上述結(jié)果已經(jīng)得到了分子軌道理論的證實(shí)。

對(duì)于晶體場(chǎng)理論來說，它的初衷是解釋配合物的磁性和顏色，它只考慮靜電場(chǎng)中軌道能量的上升和下降，而不考慮成鍵。按照一般的化學(xué)鍵圖像，CFT把dz和dx2-y2兩個(gè)軌道對(duì)準(zhǔn)6個(gè)配體顯然是不合理的，這是因?yàn)閮蓚€(gè)d軌道不能形成6個(gè)化學(xué)鍵。因此，用晶體場(chǎng)描述配合物成鍵是不準(zhǔn)確的。從MO理論我們知道，八面體配合物采用sp3d2或d2sp3雜化，從而與配體形成6個(gè)配位鍵。所以，盡管CFT有其不合理之處，但是它仍可以用于簡(jiǎn)單的判斷和預(yù)測(cè)。甚至有的教科書中把更嚴(yán)謹(jǐn)?shù)呐潴w場(chǎng)理論稱為晶體場(chǎng)的MO理論。

關(guān)于坐標(biāo)系的方向，我們知道現(xiàn)實(shí)世界中并不存在一個(gè)獨(dú)一無二的直角坐標(biāo)系。因此，坐標(biāo)系可以任選。各個(gè)軌道相互間的方向是確定的，而把它們放在哪一個(gè)坐標(biāo)系中，取決于它的環(huán)境或體系的能量。

6. 軌道不會(huì)隨配體改變方向，他們應(yīng)該是互相影響，向最低能量的方向組合，所以才會(huì)有不同的形狀的場(chǎng)，這樣理解對(duì)嗎?

答：基本正確。

但是，當(dāng)一個(gè)中心原子形成配合物時(shí)，我們很難講中心原子的軌道是否隨配體而發(fā)生變化，因?yàn)槲覀兛梢园岩粋€(gè)原子放在無數(shù)個(gè)方向不同的坐標(biāo)系中而不影響它的性質(zhì)。更技巧的說法是：雙方共同找到一個(gè)能量最低的構(gòu)型。

比如，當(dāng)配體圍繞中心呈四面體排布時(shí)，中心原子為sp3雜化，直角坐標(biāo)的三個(gè)軸垂直穿過四面體的每個(gè)棱。當(dāng)配體呈八面體排布時(shí)，中心原子采用sp3d2雜化，直角坐標(biāo)的三個(gè)軸分別穿過兩個(gè)處于對(duì)位的配體。因此中心原子軌道的雜化形式和方向都與配體的個(gè)數(shù)和排布有關(guān)。從這種意義上也可以說，中心原子的軌道發(fā)生了轉(zhuǎn)動(dòng)。

7. 中學(xué)所講的“配位鍵”用大學(xué)的理論如何解釋?

答：我不是特別清楚中學(xué)的配位鍵是怎么定義的。也許是按照價(jià)鍵理論定義的。價(jià)鍵理論引入配位鍵的目的是在畫分子結(jié)構(gòu)時(shí)，使每個(gè)原子周圍保持八隅體結(jié)構(gòu)。但是這個(gè)配位鍵并不能反映分子中真正的電子排布情況，它只是在價(jià)鍵理論適用的范圍內(nèi)有助于解釋分子結(jié)構(gòu)。

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（責(zé)任編輯：中大編輯）

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