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作业 7.5. Li 2 NH 是吸氢反应过程中的关键产物,确定 Li 2 NH 晶体中各原子的存在状态是揭示其储氢机理和对该类材料进行改进的关键。实验已经确定 Li 以正离子 Li + 形式存在。然而,由于目前实验手段的限制, H 的位置很难准确确定,因而 Li 2 NH 的结构目前还存在争议。现在普遍认可的是日本学者 Noritake 等利用同步加速器 X— 射线衍射方法测得的结构: Li 2 NH 属于立方晶系,晶胞参数 a=5.074 Å ; N 和 H 的原子坐标: N ( 0.00 , 0.00 , 0.00 ) H ( 0.11 , 0.11 , 0.00 )。.

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作业7.5

Li2NH是吸氢反应过程中的关键产物,确定Li2NH晶体中各原子的存在状态是揭示其储氢机理和对该类材料进行改进的关键。实验已经确定Li以正离子Li+形式存在。然而,由于目前实验手段的限制,H的位置很难准确确定,因而Li2NH的结构目前还存在争议。现在普遍认可的是日本学者Noritake等利用同步加速器X—射线衍射方法测得的结构:Li2NH属于立方晶系,晶胞参数a=5.074 Å;N和H的原子坐标:N(0.00,0.00,0.00)H(0.11,0.11,0.00)。

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(1) 已知H和N的共价半径分别为0.37 Å和0.74 Å,试通过计算说明Li2NH中N 和H的存在状态。

(2) 若Li2NH晶体中Li填充在四面体空隙中,并采取简单立方堆积,则Li2NH与常见的晶体结构类似,且做出上述推断前提是Li2NH晶体中N、H为结构。

(3) 晶体结构测试表明:LiNH2属于四方晶系,晶胞参数a=5.037Å,c=10.278Å,一个晶胞包括4个LiNH2。若以材料中H的密度作为材料的储氢能力,通过计算比较Li2NH、LiNH2的储氢能力。

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作业7.6

由烷基镁热分解制得镁的氢化物。实验测定,该氢化物中氢的质量分数为7.6%,氢的密度为0.101g/cm3,镁和氢的核间距为194.8pm。已知氢原子的共价半径为37pm,Mg2+的离子半径为72pm。

(1) 写出该氢化物中氢的存在形式,并简述理由。

(2) 将上述氢化物与金属镍在一定条件下用球磨机研磨,可制得化学式为Mg2NiH4的化合物。X-射线衍射分析表明,该化合物的立方晶胞的面心和顶点均被镍原子占据,所有镁原子的配位数都相等。推断镁原子在Mg2NiH4晶胞中的位置(写出推理过程)。

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(3) 实验测定,上述Mg2NiH4晶体的晶胞参数为646.5pm,计算该晶体中镁和镍的核间距。已知镁和镍的原子半径分别为159.9pm和124.6pm。

(4)若以材料中氢的密度与液态氢密度之比定义储氢材料的储氢能力,计算Mg2NiH4的储氢能力(假设氢可全部放出;液氢的密度为0.0708g/cm3)。

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作业7.7

一种合金的立方晶胞如右图:

(1)写出这种合金的化学式;

(2)指出其空间点阵型式;

(3)晶胞参数a=5.78埃,计算密度及Fe-Al原子间最短距离;

(4)描述结晶学上不同的各原子周围的配位情况。

(a) Fe1 (0,0,0) (b) Fe2 (1/2,0,0) (c) Fe3 (1/4,1/4,1/4) (d) Al (1/4,1/4,3/4)