第13章 p区元素(一) Chapter 13 p -block- elements()
p区元素(一) 第13章
H He Ca sc Ti v cr Mn Fe Co Ni cu Zn Ga Ge As Se Br Kr YNM所Ad回画图Bc ONE Hf Ta 如 Rf Db Sg Bh Hs Mt 110 111 S CI Ar s block s d block P Ga Ge As Se Br Kr In SnSbTe Xe p区元素 TI Pb Bi Po At Rn 在周期表中 114 116 118 的位置 block 上页下页目录返
p区元素 在周期表中 的位置
本章教学要求 1.了解p区元素的特点 2.了解p区元素的存在、制备及用途; 3.掌握重点元素硼、铅、碳、硅、氮和磷的 单质及其化合物的性质,会用结构理论和 热力学解释它们的某些化学现象; 4.从正硼烷的结构了解缺电子键和硼烷结构; 了解一些无机材料的制备和用途 6.了解惰性电子对效应概念及其应用。 上页下页目录返回
1．了解 p 区元素的特点； 6．了解惰性电子对效应概念及其应用。 5．了解一些无机材料的制备和用途； 4．从正硼烷的结构了解缺电子键和硼烷结构； 3．掌握重点元素硼、铅、碳、硅、氮和磷的 单质及其化合物的性质，会用结构理论和 热力学解释它们的某些化学现象； 2．了解 p 区元素的存在、制备及用途； 本章教学要求
131第13、14、15族元素概述 Generality of the groups 13-15 elements 132硼 Boron13.3铝 Aluminum 134碳 Carbon13.5硅Sion 13.6氮 Nitrogen37磷 Phosphorus 138长周期元素的重要化学现象及重 要反应 The important chemical phenomenons &e reactions of long period elements 上页下页目录返回
13.1 第13、14、15族元素概述 Generality of the groups 13-15 elements 13.2 硼 Boron 13.3 铝 Aluminum 13.4 碳 Carbon 13.5 硅 Silicon 13.6 氮 Nitrogen13.7 磷 Phosphorus 13.8 长周期元素的重要化学现象及重 要反应 The important chemical phenomenons & reactions of long -period elements
P区元素的化学以其 为特点 ●唯一同时包括金属和非金属元素的一个区 ●无机非金属材料库: 人造金刚石 碳-碳复合料(隐形飞机) 高能燃料 ranoFEr 光子带隙材料 单品材[米体砝太阳能电池材料 上页下页目 录 返回
● 唯一同时包括金属和非金属元素的一个区 ● 无机非金属材料库： P区元素的化学以其多样性为特点 分子筛 人造金刚石 高能燃料 纳米半导体材料 太阳能电池材料 光子带隙材料
多样性 diversity diversity ●包括“不活泼的单原子气体稀有气体” ●有毒的小元素群 ●多有同素异形体 ●成键的多样性:如乙硼烷的3c-2e键等 ●周期表中的规律性:惰性电子对效应,对角线规则等 Ga( Ge)(As)( Se 有益微量元素 Sn Sb Te 可能是有益微量元素 TI Pb Bi Po 上页下页目录返
● 有毒的小元素群 ● 多有同素异形体 ● 成键的多样性：如乙硼烷的 3c-2e 键等 ● 周期表中的规律性：惰性电子对效应，对角线规则等 ● 包括 “不活泼的单原子气体——稀有气体” 有益微量元素 可能是有益微量元素
13.1第13、14、15族元素概迷 Generality of the groups 13-15 elements 1.金属性总的变化规律是由上而下逐渐增强 As,SbBi的电导率 Ga 2 温度/℃ 2 k(As)/(kscm-1)3538 k(Sb)(kS.cm)24 26 9 8.6 k(Bi(ks cm-)8.6.5 金属铋由液态变为固态●元素 al Ga In T 时体积膨胀而不是缩小mp/C66030157303 上页下页目录返
13.1 第13、14、15族元素概述 Generality of the groups 13-15 elements 1. 金属性 总的变化规律是由上而下逐渐增强 温度 / ℃ 22 0 k(As)/(kS·cm-1) 35 38 k(Sb)/(kS·cm-1) 24 26 k(Bi)/(kS·cm-1) 8.6 9.5 As, Sb Bi 的电导率 ● 金属铋由液态变为固态 时体积膨胀而不是缩小 Al Ga In Tl m.p./℃ 660 30 157 元素 303 ● Ga2
2.氧化态三族中15个元素都可达到各自的族氧化态 但出现了惰性电子对效应( Gnert-pair effect 稳低 定惰 定氢 性性 性化 4 4s1-3 a Ge As 大相 In Sn Sb 对 电子对稳 SSs TI Pb Bi 56 原子序数大的p区元素高氧化态不稳定,它可以归结于 ●形成高氧化态化合物时,需要激发能(s31p→sp+1) ●原子序数大的元素本身固有的成键能力比较差(电子 云重叠程度差购层电子排东艿较大)
2. 氧化态 三族中 15 个元素都可达到各自的族氧化态， 但出现了惰性电子对效应(inert-pair ef ect) 原子序数大的 p 区元素高氧化态不稳定，它可以归结于 ： ● 形成高氧化态化合物时，需要激发能 (s 2pn →s 1pn+1) ● 原子序数大的元素本身固有的成键能力比较差（电子 云重叠程度差；内层电子排斥力较大） Ga Ge As In Sn Sb Tl Pb Bi 低 氧 化 态 相 对 稳 定 性 增 大 4s 2 5s 2 6s 2 4s 1～3 5s 1～3 6s 1～3 惰 性 电 子 对 稳 定 性 增 大
3.氢化物的类型根据Lew结构式中价电子数与形 成的化学键数之间的关系,三族的 分子型二元氢化物可分三类: 缺电子(13族)足电子(14族)富电子(15-17族) (electron-deficient)(electron-precise)(electron-rich) 氢化物 氢化物 氢化物 B2H6 CH4 NH3 上页下页目录返
3. 氢化物的类型 根据 Lewis 结构式中价电子数与形 成的化学键数之间的关系，三族的 分子型二元氢化物可分三类： 缺电子(13 族) (electron-deficient) 氢化物 B2H6 足电子(14 族) (electron-precise) 氢化物 CH4 富电子(15-17族) (electron-rich) 氢化物 NH3
4.半导体性质周期表中7种半导体元素B,Si,Ge, As,Sb,Se和T全在p区.特别需要提醒的是:不 能以导电能力判断一种物质是否属于半导体,用作判 据的只能是禁带的宽度。 第14/Ⅳ族元素和某些第Ⅲ~V族化合物的禁带(25°c) 材料 Elev 材料 Elev C(金刚石)547 BN 75(近似值) Sic 3.00 BP 2.0 1.12 GaN 3.36 Ge 0.66 GaP 2.26 Sn Gaas 1.42 InAs 0.36 上页下页目录返回
4. 半导体性质 周期表中 7 种半导体元素 B，Si，Ge， As，Sb，Se和 Te全在 p 区. 特别需要提醒的是: 不 能以导电能力判断一种物质是否属于半导体，用作判 据的只能是禁带的宽度。 第14/Ⅳ 族元素和某些第 Ⅲ~Ⅴ 族化合物的禁带（25℃） 材料 E/eV 材料 E/eV C(金刚石) 5.47 BN 7.5(近似值) SiC 3.00 BP 2.0 Si 1.12 GaN 3.36 Ge 0.66 GaP 2.26 Sn 0 GaAs 1.42 InAs 0.36