第六章非金属材料化学

原因：
(I)
(II)
R
O
H
(I) 碱式解离 如 钠、镁等， 原子半径大，离子电荷数少， 易碱式解离形成碱。 (II) 酸式解离 如氯等，原子半径小，离子电荷数多，易酸 式解离形成酸。
b. 同一元素形成不同价态的氧化物及其水合物 时，高价态的酸性比低价态的要强。
例如：
HClO 弱酸 HClO2 中强酸 HClO3 强酸 HClO4 极强酸
▲
表6-10列出一些碳酸盐的热分解温度
碳酸盐的热分解的基本规律
① 吸热反应，升高温度有利于热分解。 ② 同一种含氧酸，其正盐比相应的酸式盐稳定, 酸式盐比相应的含氧酸稳定 CaCO3 Ca(HCO3 )2 H2CO3
热稳定性降低
③ 同一种含氧酸的盐，钠、钾等活泼金属的盐 比一般金属的盐稳定。 CaCO3 热分解温度/℃ 910 FeCO3 282 Ag2CO3 170
① 酸碱性
氧化物及其水合物的酸碱性是氧化物最重要 的化学性质。 氧化物：酸性、碱性、两性、惰性
水合物：酸性、碱性、两性
通式
R(OH)x
② 氧化物及其水合物的酸碱性强弱规律
a. 周期表各主族最高价态的氧化物及其水合物
上
左 酸 性 增 强 碱 性 减 弱 右 酸 性 减 弱 下 碱 性 增 强
副族情况与主族大致相同，但要缓和些。
第六章 非金属材料化学
非金属材料
传统硅酸盐材料：
以天然硅酸盐为材料的制品 如陶瓷、玻璃、水泥
新型非金属材料：
人工合成不含硅或少含SiO2的材料 如半导体、光导纤维、激光材料
6.1 非金属材料概论
周期表中的非金属元素 非金属单质
非金属化合物
1. 周期表中的非金属元素
非金属元素大都集中在周期表的右上方，沿 B—
c. 导电性 P区右上部元素: 绝缘体 P区对角线左右的单质: 半导体 如 Si、Ge、Se等 d. 有可变氧化数 最高正氧化数在数值上等于所处族数。
温度升高，导电性增大；加入杂质，导电性增大。
S
S-2
S0
S+2
S+4 S+6
（4）化学性质
氧化还原性
其性质基本符合周期表中非金属性的递变规律及标
准电极电势的顺序。
如 MgCl2 、 AlCl3 、 FeCl3等
② 氯化物与水的反应
a. 活泼金属氯化物 在水中完全解离，不发生水解，因而水溶
液的pH值不变。
b. 非金属氯化物和某些高价态金属氯化物
与水迅速完全发生反应，生成非金属含氧 酸和盐酸。 PCl5 + H2O = H3PO4 + 5HCl
这类氯化物在湿潮的空气中成雾的现象就 是由于与水的强烈作用引起的。
c. 绝大多数过渡金属氯化物
在水中会有不同程度的解离，水解常常分
级进行，溶液的pH值发生变化。 MgCl2 + H2O Mg(OH)Cl + HCl
（3） 碳酸盐
正盐 碳酸盐 一般较稳定
酸式盐
碱式盐 Na2CO3
Байду номын сангаас
一般不稳定
NaHCO3 267℃
热分解温度
1800℃
▲
Na2CO3 → Na2O + CO2 NaHCO3 → Na2CO3 + CO2 + H2O
3. 非金属化合物
（1） 氧化物
氧化物是指氧与电负性比氧小的元素所组成的 二元化合物。氧化物熔点、沸点和硬度的高低与组 成氧化物的晶体类型有关。 看表6-5、表6-6
变化规律
a . 活泼金属元素的氧化物，如 Na2O、BaO、CaO、 MgO 等是离子晶体，熔沸点都很高。 b . 非金属元素的氧化物大都是分子晶体，如 SO2 、 CO、N2O5 等是共价型化合物，熔沸点较低；但 SiO2 是原子晶体，熔沸点高。 c . 大多数不太活泼金属元素的氧化物是过渡型化合 物，其低价态的金属氧化物如 Cr2O3 ( 离子晶体 向原子晶体过渡 ) 的熔点大于高价态金属的氧化 物如 CrO3 ( 离子晶体向分子晶体过渡 ) 的熔点。
滑石(3MgO ·4SiO2 · H2O)
b. 非金属氯化物 属于分子晶体，晶体微粒间存在着弱小的范德 华力，所以熔点、沸点、硬度都较低. 如 PCl3 、CCl4、 SiCl4等 同类型的分子晶体，一般随着分子量增大，范 德华力增强，熔点、沸点会升高。
c. 绝大多数过渡金属氯化物
是介于离子晶体和分子晶体之间的过渡型晶体。 其熔点、沸点介于两者之间，大多较低。
多原子分子 如 S8
P4
环状结构
三角锥型
B14 正二十面体
（2）晶体结构
分子晶体： 原子晶体：
稀有气体、卤素、N2、H2、O2等
金刚石、单晶硅、硼
过渡型晶体： 层状: 石墨、灰砷、黑磷
链状: 灰碲、灰硒
（3）物理性质 a. 同素异形体很多，结构不同，性质不同。
b. 非金属单质的熔沸点和硬度在周期表中呈 低→高→低变化规律。 这规律与单质晶体结构有关。 具体见表6-1
6.2
非金属材料
硅酸盐材料 新型非金属材料
1. 硅酸盐材料
(1) 天然硅酸盐
硅酸或多硅酸的盐 如长石、云母、石棉、滑石等都是天然硅酸盐， 组成复杂，用途广泛。通常认为是酸性的 SiO2 和碱 金属氧化物相结合的化合物。
基本结构单元:
SiO4四面体
因四面体排列不同，产生下列几种结构: 链状结构 如石棉 ( CaO· 3MgO ·4SiO2) 层状结构 如云母(K2O· 3Al2O3 ·6SiO2 · 2H2O)
酸 性
CrO 碱性 酸 Cr2O3 两性 性 增
增
强
CrO3 酸性
强
（2） 卤化物
卤化物是指卤素与电负性比卤素小的元素所组 成的二元化合物。本节着重讨论氯化物。 如 HCl、KCl、ZnCl2、CCl4、PCl3等 氯化物有离子晶体、分子晶体、还有过渡型 晶体，大致可分成三类：
① 氯化物晶体
a. 活泼金属氯化物 属于离子晶体，由于正、负离子间静电引力较 大或者说离子键较强，因而熔点、沸点较高，硬度 较大。 如 NaCl 、KCl 等 同类型的离子晶体熔沸点、硬度随离子电荷 数的增加以及离子半径的减小而升高。
Si — As — Te — At 对角线将其与金属分开。
非金属元素(22个) 除氢在s区外,其余都分布在p区。 金属元素 (87个)
非金属既可以存在于地壳中，也可以存在于
空气中；既可以单质形式存在，也可以化合物形式
存在。
2. 非金属单质
（1）物质结构 原子 分子
如 稀有气体 双原子分子 如 N2, H2, O2