储氢镧镍合金晶体结构

实验目的

认识镧镍合金的晶胞组成,理解储氢合金储存氢气的微观结构基础。

实验原理

LaNi₅是La与Ni按1∶5组成的合金,晶体中原子规则排列,原子之间留有空隙。氢分子在合金表面解离为氢原子后,可进入这些空隙形成金属氢化物。一般加压有利于吸氢,减压或加热有利于放氢:LaNi₅ + 3H₂ ⇌ LaNi₅H₆。

实验器材

• 镧镍合金(LaNi₅)晶胞三维模型
• 镧原子(La)
• 镍原子(Ni)
• 氢原子(H)
• 模型旋转与缩放工具

实验步骤

1. 打开模型,先整体观察LaNi₅晶胞的形状。
2. 分别辨认镧原子和镍原子,数一数晶胞中两种原子的相对数目。
3. 旋转、缩放模型,从不同方向观察原子之间的空隙。
4. 显示氢原子,观察氢原子可能占据的位置。
5. 对照化学式LaNi₅和LaNi₅H₆,思考吸氢前后组成的变化。

实验现象与结论

从模型中可以看到La、Ni原子在晶胞内规则排列,原子之间存在空隙,氢原子可以进入这些空隙。结论:储氢合金依靠特定的晶体结构容纳氢原子,吸氢和放氢是可逆的,因此可作为储存氢气的材料。

常见问题

储氢合金中的氢是以氢分子形式存在的吗?

不是。氢分子在合金表面解离成氢原子,进入金属原子之间的空隙,形成金属氢化物。

镧镍合金的化学式怎么写?

写作LaNi₅,表示镧原子与镍原子的数目比为1∶5。吸氢后可形成LaNi₅H₆。