非金属与非金属材料知识课件

⑶过硫酸铵(NH4)2S2O8 ① 有氧化性(因含-O-O-) EΘ=2.01V
5(NH4)2S2O8+2MnSO4+8H2O—Ag 2HMnO4+ 5(NH4)2SO4+7H2O
② 稳定性差，加热分解：
(NH4)2S2O8→(NH4)2SO4+SO2+O2 (4)亚硫酸盐 兼具氧化、还原性。 主要在碱性介质中做还原剂。
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Na2SO3+Cl2+H2O→Na2SO4+2HCl Na2SO3+2KMnO4+2KOH→Na2SO4+2
(5)Na2S2O3 常用的还原剂， 用于吸氯：
S2O32-+4Cl2+5H2O → 2SO42-+10H++ 用于测I2：
242S2O32-+I2→ S4O62-+2I- EΘ=0.08V
在满带和导带之间有禁带。
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满带、禁带、空带之间有三种情况：
①满、导带间无禁带，电子可进入导带， 此即导体导电；
②满、导带间禁带很宽（480kJ mol1），
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③禁带宽度较窄（96-290kJ mol-1） 电子可在小能量下激发到导带，通常 不导电。此即半导体。 在半导体中，满带中一个电子被激发
第六章 非金属元素 与无机非金属材料
⑶ 解释： 如第3周期氯化物熔点依次：高——低 正离子元素 Na Mg Al Si P S
电荷 +1 +2 +3 +4 +5 +6 离子的半径 —————依次变小
离子的极化力 —————依次增强
Cl-被极化程度 —————依次增大
氯化物键型 离子键—————共价键
n型—Si、Ge中掺入As、P(多一个价电子 称施主杂质，电子导电；
p型—Si、Ge中掺入B、In(少一个价电子) 称受主杂质，空穴导电。
杂质的轨道能级应处于本征半导体禁带 宽度之中。
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⑵ 化合物半导体 许多化合物与合金具有半导体性质，
以ⅢA、ⅤA--ⅡB、ⅥB的化合物为主。 3 半导体材料的特性和用处 ⑴ p-n结：p型半导体和n型半导体接 触，以接触电势差对交流电起整流作用， 对信号起放大作用；
芯料—高折射率，高透光度，不析晶 的玻璃；
皮料—低折射率的玻璃；
43吸收料。
2 光纤材料： 多组分玻璃光纤； 复合材料光纤； 石英光纤（高纯度或掺杂）。 3.通信原理：
光在芯料和皮料 界面上全反射，入 射光封闭在芯料内， 经过无数次全反射， 44 锯齿状传播。
光缆结构图
例题：比较并简单说明下列物质的有关
性质：
⑴ HClO4、H2SO3、H2SO4的酸性; ⑵ Sr(OH)2、Sc(OH)3、Y(OH)3的碱性 ⑶ FeCl3、PCl3、CaCl2的水解性; ⑷ MgCO3、CaCO3、ZnCO3、(NH4 的热稳定性。
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解: ⑴ 酸性：HClO4>H2SO4>H2SO3 成酸元素氧化值高者酸性强。
4 氯的含氧酸及其盐
⑴ 氯有四种含氧酸,皆有氧化性，
HClO HClO2 HClO3 HClO4 其氧化性：依次增强
可见氧化性与氧化数无关。
⑵ 盐：
Ca(ClO)2·CaCl2漂白粉,用于杀菌消毒; KClO3 KClO4 NH4ClO4高温时皆氧化剂 解出大量气体,可用于火柴 焰火 炸药。
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如: 2KClO3→2KCl+3O2
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热分解温度—碳酸盐分解出的p(CO2)
达到101325Pa时的温度。此温度可用
热力学数据计算。 2 硝酸（亚硝酸）及其盐
⑴ HNO3 ①无论浓稀都有氧化性，还原产物很 多：N2O、NO、NO2、N2、NH4+等， 酸的浓度和还原剂。
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②可钝化某些金属，如：Ti、Cr、Al、 Fe、Co、Ni； ③王水由于HNO3的氧化能力和Cl-配合 物的形成而具有很强的溶解能力。 ⑵ 硝酸盐 多不稳定 其分解情况有三（视金属的活泼性）： 活泼金属 2NaNO3→2NaNO2+O2 Mg-Cu之间 2Pb(NO3)2→2PbO+4N 21Ag后金属 2AgNO3→2Ag+2NO2+O
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超导态时，磁感应强度也为零，即具 有完全的抗磁性。当磁场超过Hc时,超导 态被破坏。Hc叫临界磁场； 通过超导体的电流超过Ic后，超导态 也被破坏。Ic叫临界电流。
T>Tc，H>Hc，I>Ic 超导态都被破坏， 称超导体的三大邻界条件。
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2 超导材料
目前已发现30种单质，8000种金属、
合金、化合物具有超导性。
⑵ 碱性：Sr(OH)2 >Y(OH)3>Sc(OH)3
元⑶素水R解的性极：化P力C弱l3 ，>F其eCRlO3>HC碱aC性l2强 元素R的极化力弱，卤化物水解性差
⑷ 稳定性：
CaCO3 >MgCO3>ZnCO3>(NH 46 元素R的极化力弱，其碳酸盐稳定
例题：完成下列各反应方程式：
⑴ NaNO2+NaI+H2SO4→
根据分子轨道理论（MO法），二相邻 原子的相应原子轨道可以组成总数目相 同的分子轨道。金属晶体中，原子紧密 堆积，原子数目很大，可以组合成很多 分子轨道。这些分子轨道间能量差很小 2,7形成了能带。
如，Na的3s1形成3s能带：
(σ*3s) (σ3s)
能量较低的σ3s能带充满电子，称满带；
σ*3s能带没有电子，为空带，又称导带,
到导带，则导带中有一个负电荷（电子） 满带中有一个正电荷（空穴）。
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在电场电中子：→正极； 空穴→负极
这就是半导体导电。 其电导是电子和空穴的电导之和。
2 半导体种类 ⑴ 单质半导体 ①本征半导体：无杂质单晶。 需高能量激发电子，电子和空穴数目 31相等。
②杂质半导体： 选择性地掺入杂质(单质，不化合)如：
1987年 赵宗贤等，
YBa2Cu3O7-x (Tc=90K)
1993年 中-瑞合作，
Hg-Ba-Cu-O
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(Tc=133.5K)
三 激光材料
1 激光的特点: ①光源亮度高； ②方向性极强; ③单色性极好.
2 激光的产生: ⑴ 通常,物质的粒子大多处于基态, 极少处于激发态。激发态粒子跃迁回 基态放出热(非辐射跃迁)和光（辐射
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② 易溶盐的酸式盐NaHCO3难溶； 难溶盐的酸式盐Ca(HCO3)2易溶。
⑶ 热稳定性： 正盐 > 酸式盐 > 酸
如： CaCO3 Ca(HCO3)2 H2CO3 可用热分解温度衡量碳酸盐的稳定性。
如：ⅡA碳酸盐 BaCO3 SrCO3 CaCO3 M 热分解温度/℃ 1292 1098 841 558
NH4ClO4→N2+6H2O+4HCl+5O2 5 含氧酸盐热稳定性的规律：
酸不稳定，对应的盐亦不稳定；
正盐>酸式盐>酸 (同一种酸)
碱金属盐>碱土金属>过渡金属>铵
(同一酸根)
高氧化值盐>低氧化值盐(同一成酸元素)
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（NaNO3<NaNO2例
第三节 新型无机非金属材料简介 一 半导体材料
1 半导体导电机理——金属的能带理论
16卤素氧化物最不稳定，低温下即分解。
1 碳酸及其盐
CO2 水溶液中，含有大量CO2·H2O， 少量H2CO3。
⑴ H2CO3的解离： H2CO3 H++HCO3- KΘ1=4.3×10 HCO3- H++CO32- KΘ2=5.2×10-
⑵ 盐的溶解度假：定溶于水中的CO2 ① ⅠA（除Li全+）部，转N化H为4H+2外CO皆3难溶。
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Al2O3（晶体激光器）、 钕玻璃（玻璃激光器）；
⑵ 气体激光器： 原子气体激光器,如 He-Ne激光器； 分子气体激光器,如 CO2激光器； 离子气体激光器。
⑶ 半导体激光器， 等。
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4 应用： ⑴ 加工：打孔、切割、焊接;
⑵ 通讯：方向性、发散性好， 可远距离传输。
四 光导材料
1 光纤的组成：
39跃迁）——自发辐射；
⑵ 若人为地使多数粒子处于激发态 ——粒子数反转。
⑶ 此时，以hν入射此工作物质，激
发态粒子受到激 发而跃迁，辐射 出的光子与入射 光完全相同—— 受激发射。
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由于激发态粒子多而起到放大作用。 受激发射所发出的光——激光。 把上述过程持续下去的装置——激光器。
3 激光器种类 ⑴ 固体激光器： 激活离子（产生激光的离子）： Cr3+ Mn2+ Co3+ Ni2+ Ln3+ （基Nd质3材+）料；（传播激光的介质）：
晶型 离子晶体————分子晶体 10 熔点 高————————低
3 氧化物的稳定性 包括两种情况：
① 热分解,如: 2HgO→2Hg+O2 ② 置换，如: 2Al+Fe2O3→Al2O3+2F 前者可用ΔfH判断； 后者可用ΔG-T 图判断。
大多数氧化物稳定,不分解。
少数不活泼O金F2属是氧氟化化物物受热会分解： 2Ag2O→4Ag+O2
⑵ KMnO4+NaNO2+NaOH→
⑶ K2Cr2O7+K2SO3+HCl→
⑷ Na2S2O3+I2→ 解：
⑴ 2NaNO2+2NaI+2H2SO4→
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2NO+I2+2Na2SO4+2H2O
⑵ 2KMnO4+NaNO2+2NaOH→ K2MnO4+Na2MnO4+NaNO3 +
பைடு நூலகம்⑶ K2Cr2O7+3K2SO3+8HCl→ 8KCl+Cr2(SO4)3+4H2O
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⑵ 以半导体的电导-温度关系做热敏 电阻，用于测温；
以半导体的电导-光照关系做光敏 电阻，用于光电控制、静电复印；
⑶ 太阳能电池： p-n结中，半导体受光照，
电子进入导带。此时，
电子进入n区,空穴进入p区，
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形成电势差，同时产生电子和空穴—— 光生伏特效应。
二 超导材料
1 超导现象及临界条件 ①1911年发现，Hg在4.2K附近,电阻突 然消失.金属的这种特殊状态称超导态。 向超导态转变的温度叫超导临界温度Tc。
⑷ 2Na2S2O3+I2→Na2S4O6+2NaI
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⑶ HNO2 兼具氧化 还原性： 酸性介质中，氧化性为主； 遇强氧化剂，表现还原性。
3 硫的含氧酸及其盐 ⑴ H2SO4 ① 浓酸具有氧化性。还原产物多种； ② 有钝化作用,如:Ti Al Cr Fe Co Ni ③ 沸点(338℃)高,做热浴，制挥发酸。
⑵22 硫酸盐 溶液无氧化性，热稳定性强。