第10章p区元素一资料

k(Bi)/kS·cm-1 8.6 9.5
● 金属铋象水一样可以归入为数不多的一类物质中，它们由液态变 为固态时体积膨胀而不是缩小
● 不规则变化的 13 族金属的熔点 元素 Al Ga In Ti 镓的反常熔点与其存在Ga2有关 m.p./℃ 660 30 157 303
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 effect)，即：
度差；内层电子排斥力较大）
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
10. 2 天然资源、单质的提取和用途
10.2.1 天然资源
C, N, P是生物体的重要元素，Si、O 形成的化合物构成地壳岩石圈的 主体，C 与 O、H 形成的化合物构成生物圈的主体 . N，P 不但存在于动 植物体中的蛋白质，也存在于细胞、骨骼和牙齿中，C，N 以单质存在， 其余大多以矿物形式存在，甚或是 “稀散元素”.
● 同样有着 12 个电子的 BN 单元可以
起到 CC 单元类似的作用：
● 立方氮化硼与金刚石之间具有类似 的替代关系，类似的结构导致了类 似的性质. 它硬度接近金刚石，也 是一种有效的磨料，特别是用于不 适宜用金刚石磨料的场合.
C6H6 (有机苯)
● 石墨和六方氮化硼均为层状结构， 两种物质均具有油腻感并用作润滑 剂，但石墨是电的良导体而后者是 绝缘体. 你能从结构上的差别作解 释吗？
子筛（铝硅酸盐），高能燃料（N2H4）(见下页图) ● 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 3c2e 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 In Sn Sb Te Tl Pb Bi Po
有益微量元素 可能是有益微量元素
碳-碳复合材料
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/Biblioteka VC(金刚石) 5.47第十章 p 区元素(一)
Chapter 10 p-block elements (一)
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、铝、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； 5．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。
定低
性惰
4s1-3
性氧 增化 大态
相 对
Ga Ge As In Sn Sb Tl Pb Bi
增性 大电
子 对 稳
4s2 5s1-3 5s2 6s1-3 6s2
稳
定
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 (s2pn →s1pn+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
人造金刚石
分子筛
高能燃料
光子带隙材料 硅单晶材料 太阳电池材料 纳米半导体材料
10.1 概述
从硼族、碳族和氮族元素的基本性质中可以看出如下一些特性： 1. 金属性：总的变化规律是由上而下逐渐增强
As, Sb Bi 的电导率
温度 / ℃
22 0
k(As)/kS·cm-1 35 38
k(Sb)/kS·cm-1 24 26
第13/III ，第14/IV，第15/V族一些元素的重要矿物
元素
硼 铝 碳 硅 锗 锡 铅 氮 磷 砷 锑
重要矿物
课文中未提到的制备方法
硼砂 Na2B4O7·10H2O 铝土矿Al2O3·xH2O 煤、烃类化合物、石墨 石英砂 SiO2 散在于锌矿 锡石 SnO2 方铅矿 PbS 空气 磷灰石 Ca5(F)(PO4)3 共存于铜和铅的硫化矿物 辉锑矿 Sb2S3
10.7 氮
Nitrogen
10.8 磷
Phosphorus
10.9 长周期元素 Long-period elements
p区元素
在周期表 中的位置
P区元素的化学以其多样性为特点：
● 唯一同时包括金属和非金属元素的一个区 ● 包括 “不活泼的单原子气体—稀有气体” ● 无机非金属材料库：C—C复合材料，人造金刚石，半导体硅，分
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
5. 成簇能力：三族中不少元素具有较强的 成簇能力，例如由B原子构 成簇骨架的硼烷和由 B，C 原子构成簇骨架的硼碳烷.
6. 等电子物种的相关性：本章所讨论的元素会形成一些很有趣的等 电子物种, 有代表意义的是：
热解法制备碳 GeO2 + 2 H2 Ge + 2 H2O
空气深度冷冻（液化）后精馏分离 从冶炼铜铅的烟道尘土提取
10.2.2 单质的提取和用途
● 铝(Aluminum)：最重要的有色金属. 全世界每年生产在 1.5×107 吨以上. 铝土矿储量约 2.3×1010 吨.
10.1 概述 Generality
10.2 天然资源、单质的提取和用途
Natural recourses , elementary substance
abstraction and applications
10.3 硼
Boron
10.4 铝
Aluminum
10.5 碳
Carbon
10.6 硅
Silicon
金刚石 石墨
B3N3H6 (无机苯) 立方氮化硼 六方氮化硼
Question 1 写出用 NH4Cl 和你选择的其他试剂合成硼氮苯 的化学方程式 .
3 NH4Cl + 3 BCl3
C6H5Cl, 回流
H3N3B3Cl3 + 9 HCl
3 LiBH4 + H3N3B3Cl3
THF
+ 3 LiCl + 3 THF•BH3