第18章非金属元素小结

铝 硅 磷 硫 氯 氩
I
P
16
S
17 Cl 18 Ar
31 Ga 32 Ge 33As 34 Se 35 Br 36Kr 54 Xe
5铷 锶 钇 锆 铌 钼 锝 钌 铑 钯 银 镉 铟 锡 锑 碲 碘 氙 6 7 钫 镭
87 Fr 88Ra 89 103 104Rf 105Db 106Sg 107Bh 108 Hs 109Mt 110 111 112
硼
13 31 49
碳
14
氮
15 33 51 83
氧
16 34 52
氟
17 35 53
氖 氩 氪
86
Al Ga In Tl
铝 镓 铟
81
硅
32 50
Si Ge
磷 砷
P
硫
S
氯 溴 碘
85
Cl Br I
As Sb Bi
Se Te Po
锗 锡
82
硒 碲
84
Sn Pb
锑 铋
氙 氡
铊
金属
铅 114
钋 116
砹
At
第2、3周周非的的非非的周表周周 、 周 第2周周的非非 周 非的的非非R rRn +/ r OH 配配配
+n
第3周周的非非 周
+5
B 0.15 3
+3
C 0.11 2
+4
N 0.08 2
Si 4 0.30 4
+
P 0.25 4
+5
S 0.21 3
+6
Cl 0.19 3
+7
是很表周是的周表 B(OH)3 C(OH)4 N(OH)5 Si(OH)4 P(OH)5 S(OH)6 Cl(OH)7 周周 R(OH)n 脱表脱的周表周周 不脱表 H2CO3 HNO3
150 100 50 0
沸点 / 摄氏度
-50
-100 -150 -200
周
期 （ 从 第 二 周 期 至 第 六 周 期 ）
AH4
AH3
H2A
HA
无氧酸的强度取决于下列平衡： HA+H2O H3O++A- 常用K a或pK a的 大小来衡量其酸碱性。
18-2 分子型氢化物
2. 影响无氧酸强度的主要因素有哪些？为什么 酸性：HF<HCl<HBr<HI ？ H2O<HF? 影响因素：键能和电子亲合能。 即与H直接相连的非金属元素原子的电子云 直接相连的非金属元素原子的电子云 与 直接 密度，若该原子的电子云密度越大，对质子 密度 的吸引力越强，酸性越小，反之则酸性越大。
45 Rh 46 Pd 47 Ag 48 Cd 49 In 50 Sn 51 Sb 52 Te 53
75Re 76 Os 77 Ir 78 Pt 79 Au 80 Hg 81 Tl 82Pb 83Bi 84 Po 85At 86 Rn 铯 钡 LaLu 铪 钽 钨 铼 锇 铱 铂 金 汞 铊 铅 铋 钋 砹 氡
含氧酸HnROm可写为ROm-n(OH)n，分子中 的非羟基氧原子数N＝m-n鲍林(Pauling,L.)归纳 出： (1)多元含氧酸的逐级电离常数之比约为 10-5，即KӨal：K a2：K a3…≈1：10-5：10-10…, 或pK a的差值为5。例如: H2SO3的 K a1=1.2×10-2，K a2＝1×10-7。 (2)含氧酸的K a1与非羟基氧原子数N有如 下的关系： K a1≈105N-7，即：pK a1≈7-5N
37 Rb 38 Sr 39 Y 40 Zr 41 Nb 42 Mo 43 55 Cs 56 Ba 57 71 72 Hf 73 Ta 74W
IB IIB VIII IVB VB VIB VIIB 19 K 20Ca 21 Sc 22 Ti 23 V 24 Cr 25 Mn 26 Fe 27Co 28 Ni 29 Cu 30Zn Tc 44 Ru
Ac-Lr
钅 钅 钅 钅 钅 钅 Uun Uuu Uub 卢 杜 喜 波 黑 麦
Pr 60 Nd
114
Er 69Tm
Baidu Nhomakorabea116
70Yb 71 Lu
118
镧系 镧 铈 镨 钕 钷 钐 铕 钆 铽 镝 钬 铒 铥 镱 镥 89Ac 90 Th 91 Pa 92 U 93Np 94 Pu 95 Am 96Cm 97 Bk 98 Cf 99 Es 100Fm 101 102No 103 Lr Md 锕系 锕 钍 镤 铀 镎 钚 镅 锔 锫 锎 锿 镄 钔 锘 铹
金属一般电离势低、有光泽、易导电和导 热、有可塑性；非金属一般电离势高、其晶体 一般不导电、不反射光、也不容易变形。斜线 附近的元素如B、Si、Ge、As、Sb、Se、Te和 Po等为准金属，它们既有金属的性质又有非金 属的性质。 如果不算准金属，非金属只有17种，所以 在金属与非金属之间没有截然的界线。
可以用Ka或pKa值衡量含氧酸的强度。 酸式电离的难易程度取决于元素R吸引羟 基氧原子的电子的能力。如果R的电负性大， R周围的非羟基氧原子(配键电子对偏向这种 氧原子使R的有效电负性增加)数目多，则R原 子吸引羟基氧原子的电子的能力强，从而使 O-H键的极性增强，有利于质子H+的转移， 所以酸的酸性强。
18-1 非金属单质的结构和性质
3．非金属单质在形成化合物时有哪些主要性质？ 易形成单或多原子阴离子（S2-、Sx2-)； 氧化物多为酸性，易与碱形成含氧酸盐 单质不易与水（F2除外）、稀酸作用，可与 氧化性酸及碱作用。P604反应式。
18-2 分子型氢化物
问题： 问题： 1．分子型氢化物有哪些主要性质？其变化规律 怎样？ 2. 影响无氧酸强度的主要因素有哪些？为什么 酸性：HF<HCl<HBr<HI ？ H2O<HF?
羟基氧的 电子密度取决于
O O Cl O O H
若 R 的电负性大、半径小、氧化值高则羟 基氧电子密度小，酸性强；非羟基氧的数目 多，可使羟基氧上的电子密度小，酸性强。 例如： H4SiO4 H3PO4 H2SO4 HClO4 R电负性 半径 氧化值 非羟基氧 酸性 0 1 2 3 1.90 2.19 2.58 3.16
或不 脱表
H2SiO3 H3PO4 H2SO4 HClO4
18-3 含氧酸
2. 影响非金属元素含氧酸酸强度的因素有哪 些？非金属元素含氧酸的酸性强弱有哪些 变化规律？
在化合物R(OH)n中，可以有两种离解方式： R(OH)n→R(OH)n-1 + OH- 碱式离解 R(OH)n→RO(OH)n-1 + H+ 酸式离解 R(OH)n按碱式还是按酸式离解，主要是 看R-O键和O-H键的相对强弱，若R-O键弱， 就进行碱式解离，若O-H键弱时就进行酸式解 离。 R-O与O-H键的相对强弱又决定于“离子 势”——阳离子的极化能力。
酸性 N(非羟基氧) 酸性 电负性 N(非羟基氧) 酸性
HClO ＜ HClO2 ＜ HClO3＜HClO4 0 1 2 3
HClO4 ＞HNO3 3.16 3 3.04 2
H2S2O7 ＞ H2SO4 2.5 2
N(非羟基氧)
缩和程度愈大，酸性愈强。
含氧酸酸性变化规律： 同周期从左到右酸性增强，同主族从上到 下酸性减弱，同一元素氧化数高酸性强，非 羟基氧数多酸性强。
18-2 分子型氢化物
1．分子型氢化物有哪些主要性质？其变化规 律怎样？ 热稳定性：电副性差Δx越大，氢化物约稳定。 还原性：稳定性越小的氢化物还原性越强。 可被O2、Cl2、高价金属离子、氧化性含 氧酸盐氧化。 酸碱性：与给出和接受质子的能力有关。 HX是酸、NH3是碱、CH4非酸非碱、 H2O既酸又碱。
1 氢
3
IA 1 H
2
2锂 铍 11 Na 12 Mg 3 钠 镁 IIIB
IIA Li 4 Be
IIIA IVA VA VIA VIIA 氦 5 B 6 C 7 N 8 O 9 F 10 Ne
He
硼 碳 氮 氧 氟 氖
13 Al 14 Si 15
4 钾 钙 钪 钛 钒 铬 锰 铁 钴 镍 铜 锌 镓 锗 砷 硒 溴 氪
第18章 非金属元素小结 章
18-1 非金属单质的结构和性质 18-2 分子型氢化物 18-3 含氧酸 18-4 非金属含氧酸盐的某些性质 18-5 P区元素的次级周期性 区元素的次级周期性 自学练习题
18-1 非金属单质的结构和性质
问题： 问题： 1. 非金属元素在原子结构和氧化态表现上有何 特征？ 2．非金属单质有几种结构类型？ 3．非金属单质在形成化合物时有哪些主要性质？
因为电子亲合能F>OH- ，所以酸性H2O<HF 因为键能为HF>HCl>HBr>HI， 所以酸性： HF<HCl<HBr<HI
18-3 含氧酸
问题： 问题： 1. 非金属元素的含氧酸是怎样形成的？ 2. 影响非金属元素含氧酸酸强度的因素有哪些？ 非金属元素含氧酸的酸性强弱有哪些变化规 律？ 3．如何根据鲍林规则判定含氧酸的酸强度？ 4．非金属元素的含氧酸在键型及结构上有哪些 特点和规律？
18-1 非金属单质的结构和性质
1. 非金属元素在原子结构和氧化态表现上有何 特征？ 电负性大，价电子多 半径小，易获得电子 显负价，为N-8，N为族数
18-1 非金属单质的结构和性质
2．非金属单质有几种结构类型？ 分子晶体或原子晶体——共价特征。 共价特征。 分子晶体或原子晶体 共价特征 单原子分子构成的单质（稀有气体）； 双原子分子构成的单质（卤素、O2、N2）； 多原子分子构成的单质（硫、磷等）； 巨型大分子(原子晶体)构成的单质（碳、硅 等）。
118
非金属占22种(金属约为90种，非金属22 种)。无机物大都同非金属有关，如酸和盐。 无机酸分为无氧酸和含氧酸。即一些非金属 元素的氢化物及非金属氧化物的水合物。 在周期表的右侧，斜线将所有化学元素 分为金属和非金属(有B、Si、As、Se、Te五 种准金属)两个部分。将元素分为这两大类的 主要根据是元素的单质的性质。
阳离子电荷 φ = 阳离子半经
Z = r
(r - - - nm)
R(OH)n中R半径小电荷高，对氧原子的吸 引力强，R-O键能大，则R(OH)n主要是酸式解 离，显酸性。反之亦然。
φ > 10时，ROH显酸性
7 < φ < 10时，ROH显两性
φ < 7时，ROH显碱性
影响含氧酸强度的直接因素是与质子相连 的原子即氧原子的电子云密度，凡有利于原子 电子密度减小的因素都有利于酸性增强。 中心原子R的 电负性、半径、氧化值 非羟基氧的数目
变化规律： 变化规律： CH 4 SiH 4 SnH 4 NH 3∗ PH 3 SbH 3 H 2O∗ H 2S H 2Te HF∗ HCl HBr HI 高 减 小 强 增 沸 点 升 性 酸 增 性 强 弱 极 液 性 减 分 子 溶 水 还 原 定 性 稳 ∗
GeH 4 AsH 3 H 2Se
18-3 含氧酸
3．如何根据鲍林规则判定含氧酸的酸强度。 Pauling规则(半定量)： N=0 弱酸 N=2 强酸 ( a ≤10-5) K HClO，HBrO
N=1 中强酸 (K a =10-4~10-2) H2SO3，HNO2 (K a =10-1~103) H2SO4，HNO3 HClO4 N=3 特强酸 (K a >103)
稳定性增强 还原性减弱 ∗因氢键反常 水溶液酸性增强 极性增大，沸点升高
分子 HF HCl HBr HI
偶极矩µ/ 偶极矩µ/D µ/ 1.92 1.08 0.78 0.38
分子 H2O H2S NH3 CH4
偶极矩µ/ 偶极矩µ/D µ/ 1.85 1.10 1.48 0
氢化物的分子构型不同
主 族 元 素 氢 化 物 沸 点 对 比
18-3 含氧酸
1. 非金属元素的含氧酸是怎样形成的？ 非金属元素氧化物的水合物——含氧酸可 看成含有一个或多个OH基团的氢氧化物， 即R(OH)n 。作为这类化合物的中心原子R， 它周围能结合多少个OH，取决于R+n的电荷 数及半径大小。
通常R+n的电荷高，半径大时，结合的OH 基数目多。当R+n的电荷高且半径小时，例如 Cl+7应能结合七个OH基，但是由于它的半径 太小(0.027nm)，容纳不了这许多OH，势必 脱水，直到Cl+7周围保留的异电荷离子或基团 数目，既能满足Cl+7的氧化态又能满足它的配 位数。处于同一周期的元素，其配位数大致 相同。
57La 58 Ce 59
61Pm 62 Sm 63 Eu 64 Gd 65 Tb 66 Dy 67Ho 68
1 氢 2 3 4 5 6 7
IA 1 H IIIA 5 B
准金属
非金属
2
IVA 6 C
VA 7 N
VIA VIIA 8 O 9 F
氦
10 18 36 54
He
Ne Ar Kr Xe Rn