Question

2014年7月和12月山西大学分子科学研究所翟华金教授、李思殿教授与清华大学李隽教授、美国布朗大学Lai-Sheng Wang教授及复旦大学刘智攀教授课题组合作，首次合成“中国红灯笼分子”——硼球烯B₄₀。B₄₀是继C₆₀之后第二个从实验和理论上完全确认的无机非金属笼状团簇。

(1)    基态硼原子的外围电子排布式为___________，碳60中碳原子杂化方式为____________。

(2)构成碳60晶体的作用力是___________________。

⑶与硼同周期但第一电离能比硼大的元素有___________种。

(4)磷化硼(BP)是由硼元素与磷元素组成的无机化合物，属于一种半导体材料。磷化硼可由三溴化硼和三溴化磷在氢气中高温反应合成。BP晶胞中B采用面心立方堆积，P原子填入四面体空隙中。

①写出三溴化硼和三溴化磷的空间构型：

三溴化硼__________；三溴化磷____________。

②磷化硼晶体内微粒间的作用力有__________。

③计算磷化硼中硼原子和磷原子之间的最近距离(晶胞参数为478pm)____________ 。

Answer

2s22p1sp2范德华力6平面正三角形三角锥形共价键、配位键207pm 或 pm

【解析】（1）B原子核外有5个电子，根据构造原理书写其基态原子核外电子排布式为1s22s22p1；C60分子结构中每个碳原子与其它三个碳原子形成共价键，则分子中碳原子应为sp2；

(2)C60是分子晶体，构成C60晶体的作用力是范德华力或分子间作用力；

⑶同周期主族元素的第一电离能随核电荷数增加呈增大趋势，但Be的s轨道上2个电子是全充满结构相对稳定，则Li的第一电离能比B小，其余均比B大，共6种元素；

(4)①三溴化硼分子中硼原子的价层电子对数为=3，B原子按sp2方式杂化，没有孤电子对，所以分子空间构型为平面三角形；三溴化磷分子中磷原子的价层电子对数为=4，P原子按sp3方式杂化，有一对孤电子对，所以分子空间构型为三角锥形；

②磷化硼分子内存在共价键，而分子间存在配位键；

③磷化硼晶体中磷原子作立方最密堆积，硼原子填入四面体空隙中，磷原子分布在面心和顶点上，如图所示，已知磷化硼的晶胞边长a=478pm，则晶胞的体对角线长为a，晶体中硼原子和磷原子的核间距应为体对角线的，所以dB-P=

×478pm=207pm。