无机化学ppt课件-主族元素

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,1,*,主族元素及其化合物,1,1,主族元素及其化合物 11,授课内容,s区元素及其化合物,P区元素(一),P区元素(二),P区元素(三),2,1,授课内容s区元素及其化合物21,构建化学知识的基本方法,化学知识的积累和构造,感性认识,理性认识,现象 反应 物质 性质 结构,化学知识的掌握和应用,3,1,构建化学知识的基本方法化学知识的积累和构造31,学习无机化学课程的参考书,无机化学,（,上、下册）高教出版社,第三版 武汉大学 吉林大学等校编,无机化学,（上、下册）高教出版社,第四版 北师大、华师大等主编,无机化学,高教出版社（第四版）,大连理工大学无机化学教研室 编,现代基础化学,化学工业出版社,第一版 朱裕贞 顾 达 黑恩成 主编,4,1,学习无机化学课程的参考书无机化学（上、下册）高教出版,s,区元素概述,碱金属(IA )：ns,1,Li, Na, K, Rb, Cs, Fr,碱土金属(IIA )：ns,2,Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra,都是活泼金属。,5,1,s区元素概述碱金属(IA )：ns151,碱金属和碱土金属,价电子层构型：,ns,1,+1 碱金属,ns,2,+2 碱土金属,1.主要特征：, 单质金属的活泼性；, 氢氧化物的强碱性；, 两族元素之间盐类物质,溶解度的差异性,6,1,碱金属和碱土金属价电子层构型： ns1,易与H,2,直接化合成MH、MH,2,离子型化合物；,与O,2,形成正常氧化物、过氧化物、超氧化物；,易与H,2,O反应(除Be、Mg外)，与非金属作用形成相应的化合物。,注：,它们的活泼性有差异。,碱金属和碱土金属,通性：,7,1,易与H2直接化合成MH、MH2离子型化合物；注：它们的活泼,原子半径增大,金属性、还原性增强,电离能、电负性减小,IA IIA,Li Be,Na Mg,K Ca,Rb Sr,Cs Ba,原子半径减小,金属性、还原性减弱,电离能、电负性增大,碱金属和碱土金属元素性质的变化规律,8,1,IA IIA原子半径减小碱金属和碱,单质的物理性质和化学性质,Na,Li,K,1.物理性质,9,1,单质的物理性质和化学性质NaLiK1.物理性质91,Be,Mg,Ca,Sr,Ba,Rb,Cs,单质的物理性质和化学性质,10,1,BeMgCaSrBaRbCs单质的物理性质和化学性质101,单质的物理性质：,有金属光泽,密度小,硬度小,熔点低,s区单质的熔点变化,导电、导热性好,11,1,单质的物理性质：有金属光泽s区单质的熔点变化导电、导热性好1,单质在空气中燃烧，形成相应的氧化物,：,Li,2,O,Na,2,O,2,KO,2,RbO,2,CsO,2,BeO MgO CaO SrO,BaO,2,Li,2,O,Na,2,O,2,KO,2,与氧、硫、氮,、卤素反应， 形成相应的化合物。,2.化学性质,镁带的燃烧,12,1,单质在空气中燃烧，形成相应的氧化物：Li2O Na2,与氧的反应：, 正常氧化物(O,2,),M + O,2,过氧化物(O,2,2,),超氧化物(O,2,),2Li + 1/2O,2,Li,2,O,M + 1/2O,2,MO (M为碱土金属),M + O,2,M,2,O,2,过氧化物,（M为碱金属除Li外）,M + O,2,MO,2,(M=K, Rb, Cs),13,1,与氧的反应：,与卤素的反应：,I,A,M + 1/2X,2,MX,MX为无色立方晶体，,Cs(Cl, Br, I)为CsCl型,其余在常温下均为NaCl型。,II,A,M + X,2,MX,2,MX,2,为离子型化合物，但BeF,2,键的离子性较弱。,MF,2,难溶于水（M=Mg, Ca, Sr, Ba）,溶解度：,MgF,2, CaF,2, SrF,2, O,2,-, O,2,2-,正常氧化物(O,2-,)：,过氧化物(O,2,2-,)：,超氧化物(O,2,-,),氧化物,22,1,1.形成三类氧化物稳定性:O2- O2- O22-,重要盐类及其性质,1.晶体类型：,绝大多数是离子晶体，但碱土金属卤化物有一定的共价性。,例如,：,Be,2+,极化力强， BeCl,2,已过渡为共价,化合物。,离子性增强,重要盐类：,卤化物、硝酸盐、硫酸盐、碳酸盐。,BeCl,2,MgCl,2,CaCl,2,SrCl,2,BaCl,2,熔点/ ：415 714 775 874 962,23,1,重要盐类及其性质1.晶体类型：例如：Be2+极化力强， Be,2.一般无色或白色,3.溶解度：,碱金属盐类一般易溶于水；,碱土金属盐类除卤化物、硝酸,盐外多数溶解度较小。,4.热稳定性：,较高。,重要盐类及其性质,24,1,2.一般无色或白色重要盐类及其性质241,硝酸盐热稳定性差。,碱土金属碳酸盐的稳定性随金属离子半径 的增大而增强。,BeCO,3,MgCO,3,CaCO,3,SrCO,3,BaCO,3,T,分,/ 100 540 900 1290 1360,稳定性 M,2,CO,3, MCO,3,2-,O,M,2+,O,C,O,重要盐类及其性质,25,1,硝酸盐热稳定性差。稳定性 M2CO3 MCO32-OM,Li Be B C,Na Mg Al Si,1.对角线规则：,A 族的Li与,A族的Mg，,A族的Be与,A族的Al，,A 族的B与,A族的Si，这三对元素在周期表中处于对角线位置：,相应的两元素及其化合物的性质有许多相似之处。这种相似性称为对角线规则。,锂 、铍的特殊性 对角线规则,26,1,Li Be B C1.对角,单质与氧作用生成正常氧化物；,氢氧化物均为中强碱，且水中溶解度不大；,氟化物、碳酸盐、磷酸盐均难溶；,氯化物均能溶于有机溶剂中；,碳酸盐受热分解，产物为相应氧化物。,2.锂与镁的相似性：,27,1,单质与氧作用生成正常氧化物；2.锂与镁的相似性：271,对角线元素性质相似原理,Li Be B C,Na Mg Al Si, 中心离子的离子势,z 中心离子的电荷数,r 中心离子的半径(pm),元素原子在化合物中的离子势相似 ！,28,1,对角线元素性质相似原理Li Be B,化学之窗,Na,+,，,K,+,，,Mg,2+,，,Ca,2+,的生理作用,Na,+,，,K,+,，,Mg,2+,，,Ca,2+,四种离子占人体中金属离子总量的,99,。对高级动物来说，钠钾比值在细胞内液中和细胞外液中有较大不同。,在人体血浆中：,c,(,Na,+,),0. 15mol/L,，,c,(,K,+,),0.005 mol/L,；,在细胞内液中：,c,(,Na,+,),0.005mol/L,，,c,(,K,+,),0.16 mol/L,。,29,1,化学之窗 Na+，K+，Mg2+，Ca2,Na,+,，,K,+,，,Mg,2+,，,Ca,2+,的生理作用,这种浓度差别决定了高级动物的各种电物理功能神经脉冲的传送、隔膜端电压和隔膜之间离子的迁移、渗透压的调节等。由于,钠在高级动物细胞外液中的浓度高于钾的浓度，因此对动物来说钠是较重要的碱金属元素，,而对植物来说,钾是较重要的碱金属元素。,30,1,Na+，K+，Mg2+，Ca2+的生理作用 这,其主要症状是,：口渴、恶心、肌肉痉挛、神经紊乱等，严重时会导致死亡。,人可以从肉、奶等食物中获取一定量的钠，从果实、谷类、蔬菜等食物中吸取适量的钾。,神经细胞、心肌和其他重要器官功能都需要钾，肝脏、脾脏等内脏中钾比较富集。,在胚胎中的,钠钾比值,与海水中十分接近，,这一事实被一些科学家引为陆上动物起源于海生有机体的直接证明之一,。,食盐不足量缺钠症：,31,1,其主要症状是：口渴、恶心、肌肉痉挛、神经紊乱等，严重时会,钾元素对植物的影响,植物对钾的需要同高级动物对钠的需要一样，钾是植物生长所必需的一种成分。植物体通过根系从土壤中选择性地吸收钾。钾同植物的光合作用和呼吸作用有关，,缺少钾会引起叶片收缩、发黄或出现棕褐色斑点等症状。,32,1,钾元素对植物的影响 植物对钾的需要同高级,镁占人体重量的,0.05,，人体内的镁以磷酸盐形式存在于骨骼和牙齿中，其余分布在软组织和体液中，,Mg,2+,是细胞内液中除,K,+,之外的重要离子。镁是体内多种酶的激活剂，对维持心肌正常生理功能有重要作用。,若缺镁会导致冠状动脉病变，心肌坏死，出现抑郁、肌肉软弱无力和晕眩等症状。,成年人每天镁的需要量为（,200300,）,mg,。,Mg,2+,在人体中的生物效应,33,1,镁占人体重量的0.05，人体内的镁,钙对于所有细胞生物体都是必需的。无论在肌肉、神经、粘液和骨骼中都有Ca,2+,结合的蛋白质。钙占人体总重量的1.52.0，一般成年人体内含钙量约为1200 g，成年人每天需要钙量为（0.71.0）g。,钙是构成骨骼和牙齿的主要成分，一般为羟基磷酸钙,Ca,5,(PO,4,),3,OH,，占人体钙的99。在血中钙的正常浓度为每100 mL血浆含（911.5）mg，其中一部分以Ca,2+,存在，而另一部分则与血蛋白结合。发生出血和瘫痪等疾病，高血压、脑血管病等也与缺钙有关。,Ca,2+,在人体中的生物效应,34,1,钙对于所有细胞生物体都是必需的。无论在,钙有许多重要的生理功能,，钙和镁都能调节植物和动物体内磷酸盐的输送和沉积。,钙能维持神经肌肉的正常兴奋和心跳规律,，血钙增高可抑制神经肌肉的兴奋，如血钙降低，则引起兴奋性增强，而产生手足抽搐（即“抽风”）。,钙对体内多种酶有激活作用，,钙还参与血凝过程和抑制毒物（如铅）的吸收；它还影响细胞膜的渗透作用。,人体缺钙,：,将影响儿童的正常生长，或出现佝偻病；对成年人来说，则患软骨病，易发生骨折并发生出血和瘫痪等疾病，高血压、脑血管病等也与缺钙有关。,Ca,2+,在人体中的生物效应,35,1,钙有许多重要的生理功能，钙和镁都能调,铍和钡的毒性,铍的化合物是有毒的，早在,20,世纪,60,年代就有报导，铍与砷一样，能与核酸生成配合物，在人体器官中积聚足够多时就可能导致癌变。可溶性铍盐特别是,BeF,2,接触皮肤时，会使皮肤发炎。,可溶性钡盐的毒性是刺激肌肉，对心脏的毒害很重，能引起心室的纤维性抖动。,BaCl,2,的致命量为（,0.11.0,）,g,。溶解度很小的,BaCO,3,在胃酸作用下可转化为,BaCl,2,，所以它也是不能随意放置的毒品。,铍、钡的毒性可能是这两种离子取代了体内的,Ca,2+,和,Mg,2+,所致。,36,1,铍和钡的毒性 铍的化合物是有毒的，早在2,p,区元素(一),碳族元素,硼族元素,p,区元素概述,37,1,p区元素(一) 碳族元素 硼族元素 p区元素概述3,p,区元素概述,38,1,p区元素概述381,第二周期元素具有反常性,(只有2,s,2p轨道),形成配合物时，配位数最多不超过4；,第二周期元素单键键能小于第三周期元,素单键键能,(kJ/mol,-1,),E,(N-N)=159,E,(O-O)=142,E,(F-F)=141,E,(P-P)=209,E,(S-S)=264,E,(Cl-Cl)=199,p,区元素性质的特征,各族元素性质由上到下呈现二次周期性,39,1,第二周期元素具有反常性 (只有2s,2p轨道)p区元,第四周期元素表现出异样性(,d区插入),例如：溴酸、高溴酸氧化性分别比其他卤酸(,HClO,3,，,HIO,3,)、高卤酸(,HClO,4,，H,5,IO,6,)强。,40,1,第四周期元素表现出异样性(d区插入) 例如：,最后三个元素性质缓慢地递变,K,+,Ca,2+,Ga,3+,Ge,4+,As,5+,r,/pm 133 99,62 53 47,Rb,+,Sr,2+,In,3+,Sn,4+,Sb,5+,r,/pm 148 113,81 71 62,Cs,+,Ba,2+,Tl,3+,Pb,4+,Bi,5+,r,/pm 169 135,95 84 74,(,d区,、f 区插入),41,1,最后三个元素性质缓慢地递变 K+,价电子构型：,n,s,2,n,p,1-5,例如：氯的氧化数有,+1，+3，+5，+7，-1，0,等。,惰性电子对效应,：,同族元素从上到下，低氧化值化合物比高氧化值化合物变得更稳定。,多种氧化数,42,1,价电子构型：ns2np1-5 多种氧化数421,例如：,Sn(II) Pb(IV),价电子结构分别为Xe6s,2,，,Xe,电负性大，形成共价化合物,惰性电子对效应：,43,1,例如：电负性大，形成共价化合物惰性电子对效应：431,硼族元素,铝的化合物,硼的化合物,硼族元素的单质,硼族元素概述,44,1,硼族元素 铝的化合物 硼的化合物硼族元素的单质 硼族元素,硼族元素概述,硼族(,A)：,B，Al，Ga，In，Tl,价电子构型：,n,s,2,n,p,1,缺电子原子：,价电子数价层轨道数,缺电子化合物：,成键电子对数价层轨道数,例如：BF,3,，H,3,BO,3。,注意： HBF,4,不是缺电子化合物。,45,1,硼族元素概述硼族(A)：B，Al，Ga，In，Tl451,缺电子化合物特点：,b. 易形成双聚物Al,2,Cl,6,HF BF,3,a.,易形成配位化合物HBF,4,46,1,缺电子化合物特点：b. 易形成双聚物Al2Cl6HF,硼族元素的一般性质,B为非金属单质，Al，Ga，In，Tl是金属,氧化态：,B，Al，Ga：（+3）,In：（+1，+3）,Tl：（+1）,最大配位数：,B：4 例：HBF,4,其它：6 例：Na,3,AlF,6,47,1,硼族元素的一般性质B为非金属单质，Al，Ga，In，Tl是金,硼族元素的单质,硼,铝,镓,铟,48,1,硼族元素的单质硼铝镓铟481,硼的单质,同素异形体：,无定形硼， 晶形硼,棕色粉末, 黑灰色,化学活性高， 硬度大 熔点，沸点都很高。,49,1,硼的单质同素异形体：无定形硼， 晶形硼491,硼的化合物,1.,硼的氢化物,硼烷分类：,B,n,H,n+4,和,B,n,H,n+6,例： B,2,H,6,B,4,H,10,乙硼烷 丁硼烷,有CH,4,，但无,BH,3,最简单的硼烷：B,2,H,6,其结构并非如右图所示：,50,1,硼的化合物1.硼的氢化物501,硼烷的结构,B：利用sp,3,杂化轨道，与氢形成三中心两电子键。（氢桥）,记作：,要点：,B的杂化方式，三中心两电子键（3c-2e）、硼氢桥,。,51,1,硼烷的结构 B：利用sp3杂化轨道，与氢形,硼烷的性质,自燃,高能燃料，剧毒,水解,含硼化合物燃烧,火焰呈现绿色,52,1,硼烷的性质 自燃高能燃料，剧毒 水解含硼化合物燃烧521, 加合反应, 被氯氯化,53,1, 加合反应 被氯氯化531, 三氧化二硼,B,2,O,3,B(无定形),B,2,O,3,H,3,BO,3,O,2,Mg或Al,+H,2,O,-H,2,O,制备：,原子晶体：由畸变四面体BO,4,所组成的,六方晶格。,无定形体：由三角形BO,3,单元构成。,2.硼的含氧化合物,结构：,54,1, 三氧化二硼 B2O3B(无定形)B2O3H3BO3O2M,B：sp,2,杂化, 硼酸 H,3,BO,3,结构：,55,1,B：sp2杂化 硼酸 H3BO3 结构：551,硼酸性质：,一元弱酸 (固体酸),与多羟基化合物加合,受热易分解,=5.810,-10,56,1,硼酸性质：一元弱酸 (固体酸)与多羟基化合物加合受热易分解=, 硼砂,硼酸根的结构：,57,1, 硼砂硼酸根的结构：571,3.硼的卤化物,BX,3,结构：,B：sp,2,杂化,BX,3,性质：,B,X,X,X,58,1,3.硼的卤化物BX3结构：B：sp2杂化BX3性质：BXXX,BX,3,的,水解：,59,1,BX3的水解：591,4.氮化硼,BN与C,2,是等电子体，性质相似：,BN有三种晶型：,无定型(类似于无定型碳),六方晶型,(类似于石墨),作润滑剂,立方晶型,(类似于金刚石),作磨料,60,1,4.氮化硼 BN与C2是等电子体，性质相似：立方晶型601,1.氧化铝和氢氧化铝,氧化铝：,Al,2,O,3,-,Al,2,O,3,：,刚玉，硬度大，不溶于水、酸、碱。,-,Al,2,O,3,：,活性氧化铝，可溶于酸、碱，可作为催化剂载体,。,铝的化合物,61,1,1.氧化铝和氢氧化铝铝的化合物611,2.铝的卤化物,离子晶体 分子晶体,分子晶体：熔点低，易挥发，易溶于有机,溶剂，易形成双聚物。,水解激烈：,AlF,3,AlCl,3,AlBr,3,AlI,3,离子键 共价键,62,1,2.铝的卤化物离子晶体 分,用干法合成AlCl,3,：,潮湿空气中的AlCl,3,，遇NH,3,生成NH,4,Cl。,白烟为NH,4,Cl,铝的卤化物,63,1,用干法合成AlCl3： 潮湿空气中的AlCl3，遇,3.铝的含氧酸盐,硫酸铝：,Al,3+,易水解：,=10,-5.03,Al(H,2,O),6,3+,Al(OH)(H,2,O),5,2+,+ H,+,铝钾矾(明矾)：,64,1,3.铝的含氧酸盐硫酸铝：Al3+易水解：=10-5.03A,碳族元素,锡、铅的化合物,硅的化合物,碳的化合物,碳族元素的单质,碳族元素概述,65,1,碳族元素 锡、铅的化合物 硅的化合物 碳的化合物 碳族,碳族元素概述,价电子构型：,n,s,2,n,p,2,氧化数,最大,配位数,单质可形成原子晶体,金属晶体,碳族(,IVA)：,C, Si, Ge, Sn, Pb,66,1,碳族元素概述价电子构型：ns2np2氧化数最大单质可形成原子,碳族元素的单质,67,1,碳族元素的单质671,碳单质的同素异形体：,金刚石：,原子晶体,硬度最大,熔点最高。,石墨,：,层状晶体 ，质软，有金属光泽。,足球烯或富勒烯：,C,60,， C,70,等。,C,60,是1985年Kroto、Smalley和Curl用激光轰击石墨作碳的气化实验时发现的。他们三人因此而获得1996年Nobel化学奖。 C,60,是由12个五边形和20个六边形组成的32面体。,68,1,碳单质的同素异形体：金刚石：原子晶体,硬度最大,熔点最高。6,石墨(sp,2,杂化),金刚石(,sp,3,杂化),石墨和金刚石的结构示意图,69,1,石墨(sp2杂化)金刚石(sp3杂化)石墨和金刚石的结构示意,足球烯，富勒烯，C,60,(sp,2,杂化),70,1,足球烯，富勒烯，C60 (sp2杂化)701,硅单质,有无定形体和晶体两种，其晶体类似金刚石,。,锗单质,是灰白色金属，硬而脆，结构类似于金刚石。,锡单质,有三种同素异形体：,铅单质,：,质软，能阻挡X射线。可作电缆的包皮，核反应堆的防护屏。,13.2,161,灰锡(,锡) 白锡(,锡) 脆锡,71,1,硅单质有无定形体和晶体两种，其晶体类似,碳的化合物,结构：,CO(6+8=14e,-,)与N,2,（27=14e,-,）,是等电子体, 结构相似。,一个,键,两个,键,:,C O,:,1.碳的氧化物,一氧化碳(CO),:C O:,72,1,碳的化合物结构： 一个键:C O:1.碳的氧,CO性质：,作配位体，形成羰基配合物,Fe(CO),5, Ni(CO),4, Co,2,(CO),8,其中,C是配位原子,。,还原剂：,剧毒,73,1,CO性质：剧毒731,2.二氧化碳 (,CO,2,),：O C O ：,经典的分子结构：,O=C=O,O,C=O双键键长124pm (在,CH,3,-C-CH,3,中),C O叁键键长113pm,CO,2,中，碳、氧之间键长116pm,C：sp杂化,固体二氧化碳,干冰,74,1,2.二氧化碳 (CO2) ：O C,3.碳酸及其盐,CO,2,溶于水，大部分CO,2,H,2,O，,极小部分H,2,CO,3,CO,3,2-,的结构：,CO,3,2-,(6+3,8+2=32e,-,),与BF,3,(5+3,9=32e,-,),为等电子体。,C：sp,2,杂化,2-,-7,1,-,3,3,2,10,4.4,HCO,H,CO,H,=,+,+,K,11,-,2,-,2,3,-,3,10,4.7,CO,H,HCO,=,+,+,K,75,1,3.碳酸及其盐 CO2溶于水，大部分CO2,碳酸及其盐的热稳定性：,H,2,CO,3,MHCO,3,M,2,CO,3,同一族金属的碳酸盐稳定性从上到下增加,BeCO,3,MgCO,3,CaCO,3,SrCO,3,BaCO,3,分解,T,/,100 540 900 1290 1360,76,1,碳酸及其盐的热稳定性： H2CO3MHCO3M2CO3,过渡金属碳酸盐稳定性差,CaCO,3,PbCO,3,ZnCO,3,FeCO,3,分解,T,/,900 315 350 282,价电子构型 8e,_,(18+2)e,_,18e,_,(9-17)e,_,离子极化观点：,2-,M,2+,MCO,3,MO + CO,2,r,(M,2+,) 愈小，M,2+,极化力愈大，MCO,3,愈不稳定； M,2+,为,18e,_,，(18+2)e,_,，(9-17)e,_,构型相对于 8e,_,构型的极化力大， 其 MCO,3,相对不稳定。,O,C,O,O,77,1,过渡金属碳酸盐稳定性差离子极化观点：2-M2+MCO3,碳酸盐的溶解度：,易溶盐：Na,2,CO,3,NaHCO,3,K,2,CO,3,KHCO,3,100溶解度 45 16 156 60,(g/100g H,2,O),2-,其它金属(含Li)碳酸盐难溶于水，且酸式盐溶解度大于正盐。,氢键存在，形成,二聚物或多聚物,78,1,碳酸盐的溶解度： 易溶盐：Na2CO3 N,硅的化合物,1.硅的氧化物,无定型体：,石英玻璃、硅藻土、燧石,晶体：,天然晶体为石英，属于原子晶体,纯石英：,水晶,含有杂质的石英：玛瑙，紫晶,79,1,硅的化合物1.硅的氧化物791,Si采用sp,3,杂化轨道与氧形成硅氧四面体,硅氧四面体,二氧化硅,SiO,2,的结构：,80,1,Si采用sp3杂化轨道与氧形成硅氧四面体硅氧四面体二氧化硅,2.硅酸及硅酸盐,H,4,SiO,4,原硅酸,硅酸 H,2,SiO,3,偏硅酸,xSiO,2,yH,2,O 多硅酸,性质：,12,2,10,1,3,2,10,6,.,1,10,7,.,1,SiO,H,-,-,=,=,，,，,溶解度小，是二元弱酸,K,K,81,1,2.硅酸及硅酸盐 H4SiO4,可溶性：,Na,2,SiO,3,(水玻璃),、K,2,SiO,3,不溶性：,大部分硅酸盐难溶于水，,且有特征颜色。,硅酸盐,水中花园,82,1,可溶性：Na2SiO3 (水玻璃) 、K2SiO3硅酸盐水中,硅酸盐结构复杂, 一般写成氧化物形式，它的基本结构单位为硅氧四面体。,白云石：,K,2,O 3Al,2,O,3,6SiO,2, 2H,2,O,泡沸石：,Na,2,O Al,2,O,3,2SiO,2, nH,2,O,分子筛,83,1,硅酸盐结构复杂, 一般写成氧化物形式，它的基,4.硅的卤化物 SiX,4,SiF,4,SiCl,4,SiBr,4,SiI,4,聚集态,g l l s,（氟硅酸）,水解：,熔沸点 低 高,分子量 小 大,84,1,4.硅的卤化物 SiX4,化学之窗几种新型无机材料,氮化硅陶瓷材料,氮化硅,Si,3,N,4,陶瓷是一种高温结构陶瓷材料，属于无机非金属材料。在,Si,3,N,4,中原于以共价键结合，使,Si,3,N,4,具有熔点高、硬度大、机械强,度高、热膨胀系数低、导热性好、化学性质稳定、绝缘性能好等特点。它在,1200,的工作温度下可以维持强度不降低。氮化硅可用于制作高温轴承、制造无冷却式陶瓷发动机汽车、燃气轮机的燃烧室和机械密封环等，广泛应用于现代高科技领域。,85,1,化学之窗几种新型无机材料氮化硅陶瓷材料851,Si,3,N,4,的制备方法,工业上普遍采用高纯硅与纯氮在较高温度下非氧化气氛中反应制取,Si,3,N,4,：,3Si + 2N,2,= Si,3,N,4,采用化学气相沉积法也可以得到纯度较高的,Si,3,N,4,：,3SiC1,4,+ 2N,2,6H,2,= Si,3,N,4,+ 12HCl,除,Si,3,N,4,外，高温结构陶瓷还有,SiC,，,ZrO,2,，,Al,2,O,3,等。,86,1,Si3N4的制备方法 工业上普遍采用高纯,砷化镓半导体材料,砷化镓,GaAs,是一种多用途的高技术材料。除了硅之外，,GaAs,已成为最重要的半导体材料。,砷化镓是亮灰色晶体，具有金属光泽，质硬而脆。,GaAs,的晶体结构与单质硅和金刚石相似。它在常温下比较稳定，不与空气中的氧气和水作用，也不与,HCl,，,H,2,SO,4,等反应。,砷化镓是一种本征（非掺杂）半导体，其禁带宽度比硅大，工作温度比硅高（,50250,），引入掺杂元素的,GaAs,可用于制作大功率电子元器件。,87,1,砷化镓半导体材料 砷化镓GaAs是一种,GaAs,中电子运动速度快，传递信息快，,GaAs,可用于制造速度更快，功能更强的计算机。,GaAs,中的被激发的电子回到基态时以光的形式释放能量，它具有将电能转换为光能的性能，可作为发光二极管的发光组分，也可以制成二极管激光器，用于在光纤光缆中传递红外光。,砷化镓半导体材料,88,1,GaAs中电子运动速度快，传递信息快,目前主要采用镓与砷直接化合制备,GaAs,。发展最早而且最为成熟的方法是气相外延法，即以,GaAs,为衬底材料，新生成的,GaAs,在衬底上外延生长。例如，化学气相沉积法是一种制备,GaAs,的新技术。,Ga(CH,3,),3,(g),与,AsH,3,(g),，在加热的,GaAs,衬底上发生反应：,生成的,GaAs,沉积在衬底上。此法操作方便，可靠，可批量生产，将成为,GaAs,的主要工业生产方法。,GaAs,的制备方法,89,1,目前主要采用镓与砷直接化合制备GaAs。,氧化锡气敏材料,气敏陶瓷是一类对气体敏感的陶瓷材料。早在,1931,年人们就发现,Cu,2,O,的电导率随水蒸气吸附而发生改变。现代社会对易燃、易爆、有毒、有害气体的检测、控制、报警提出了越来越高的要求，因此促进了气敏陶瓷的发展。,1962,年以后，日本、美国等首先对,SnO,2,和,ZnO,半导体陶瓷气敏元件进行实用性研究，并取得突破性进展。,90,1,氧化锡气敏材料 气敏陶瓷是一类对气体敏,氧化锡,SnO,2,是一种具有半导体性能的材料。以,SnO,2,为敏感材料的气敏传感器是将,SnO,2,及掺杂剂（少量,PdC1,2,等）经高温烧结制成的多孔性敏感元件。,超细化（,0.1,m,）的,SnO,2,具有相当大的比表面，所以它吸附气体的能力很强。,SnO,2,气敏元件对,H,2,，,CO,，,CH,4,等还原性气体非常敏感，与被吸附气体交换电子引起表面电子得失。,SnO,2,半导体能带和电子密度变化所产生的电信号可以被检测，由此可以测出气体的浓度。以,SnO,2,为敏感材料的气敏传感器具有快速、简便、灵敏等优点，可用于对易燃、易爆、有毒、有害气体的监控。,91,1,氧化锡SnO2是一种具有半导体性能的材,p,区元素,(二),氧族元素,氮族元素,92,1,p区元素(二)氧族元素氮族元素921,磷的化合物,氮的化合物,氮族元素的单质,氮族元素概述,氮族元素,93,1,磷的化合物氮的化合物氮族元素的单质氮族元素概述氮族元素931,氮族元素概述,氮族(VA)：N，P，As，Sb， Bi,价电子构型：,n,s,2,n,p,3,NH,3,PH,3,AsH,3,SbH,3,BiH,3,94,1,氮族元素概述氮族(VA)：N，P，As，Sb， Bi价电子构,氮气,是无色、无臭、无味的气体。沸点为 -195.8,C。微溶于水。常温下化学性质极不活泼，加热时与活泼金属Li，Ca，Mg等反应，生成离子型化合物。,氮族元素的单质,95,1,氮气是无色、无臭、无味的气体。沸点为 -19,白磷,红磷,磷的同素异形体,P,4,化学性质活泼，空气中自燃，溶于非极性溶剂。,较稳定，400,以上燃烧，不溶于有机溶剂。,磷的燃烧,96,1,白磷红磷磷的同素异形体 P4化学性质活泼，空气中自燃，,As,Sb,Bi,氮、磷为,非金属，砷、锑为准金属，铋为金属。,白磷的结构,红磷的结构,黑磷的结构,97,1,AsSbBi 氮、磷为非金属，砷、锑为准金属，,氮的化合物,结构,：,N：sp,3,杂化，三角锥形,1.氮的氢化物,氨 (NH,3,),98,1,氮的化合物结构：N：sp3杂化，三角锥形1.氮的氢化物氨 (,2.氮的氧化物,铂丝网,一氧化氮(NO),制备：,性质：,无色气体，水中溶解度较小,。,99,1,2.氮的氧化物铂丝网一氧化氮(NO)制备：性质：991,二氧化氮(,NO,2,),N：价电子2s,2,2p,3,sp,2,杂化后,有毒，有特殊臭味的红棕色气体,溶于水,用碱吸收,结构：,：,性质：,（无色）,（红棕色）,4,2,2,O,N,2NO,冷却,100,1,二氧化氮(NO2)N：价电子2s22p3 有毒，有特殊臭,3.氮的含氧酸及其盐,N：sp,2,杂化后：,亚硝酸（HNO,2,）,制备：,结构,：,101,1,3.氮的含氧酸及其盐N：sp2杂化后：亚硝酸（HNO2）制备,亚硝酸,(HNO,2,),NO+NO,2,性质：,弱酸,(蓝色),不稳定,2,2,_,NO,H,HNO,+,+,4,_,10,0,.,6,=,2,2,3,2,2,2,NO,NO,O,H,O,N,O,H,2HNO,+,+,+,102,1,亚硝酸NO+NO2性质： 弱酸(蓝色) 不稳定22_,亚硝酸盐,制备：,碱吸收法,性质：,绝大部分无色, 易溶于水, (AgNO,2,浅黄色不溶)极毒是,致癌物,。,金属活泼性差,对应亚硝酸盐稳定性差,主,AgNO,2,MNO,3,1.04V,/NO),(HNO,2,=,E,0.96V,/NO),(NO,-,3,=,E,107,1,亚硝酸、硝酸及其盐的性质对比 酸性： 热稳定性： 氧化,磷的化合物,1.磷的氢化物 (膦 PH,3,),结构：,与,NH,3,相似,性质：,无色气体，似大蒜臭味，剧毒,强还原性：,制备：,次磷酸钾,2,2,3,2,4,PO,2KH,PH,O,3H,3KOH,P,+,+,+,108,1,磷的化合物1.磷的氢化物 (膦 PH3)结构：与NH3相,2.磷的氧化物,O,2,(足),109,1,2.磷的氧化物O2(足)1091,P,4,O,6,和P,4,O,10,的,性质：,P,4,O,6,白色易挥发的蜡状晶体，易溶于有机溶剂。P,4,O,10,白色雪花状晶体，强吸水性。,歧化,110,1,P4O6和P4O10的性质：P4O6白色易挥发的蜡状晶体，易,次磷酸( H,3,PO,2,)及其盐,性质：,一元中强酸,3.磷的含氧酸及其盐,结构：,AgNO,3,HgCl,2,CuCl,2,NiCl,2,Ag,Hg,Cu,Ni,-,0.499V,),PO,/H,PO,(H,2,3,3,3,=,-,-,.565V,1,),PO,/H,(HPO,2,2,2,3,-,=,强还原剂,=1.0,10,-2,K,a,111,1,次磷酸( H3PO2)及其盐性质：一元中强酸3.磷的含氧酸及,亚磷酸 (H,3,PO,3,)及其盐,性质：,二元中强酸：,结构：,2,10,6.3,-,=,7,10,0,.,2,-,=,=,-,0.76V,),PO,/H,PO,(H,3,3,4,3,=,-,1.12V,),/HPO,(PO,-,2,3,-,3,4,+,+,+,+,+,+,2H,2Ag,PO,H,O,H,2Ag,PO,H,4,3,2,3,3,强还原性：,112,1,亚磷酸 (H3PO3)及其盐性质：二元中强酸：结构：210,磷酸 H,3,PO,4,特性：,脱水缩合后形成,焦磷酸、聚磷酸、(聚)偏磷酸。,结构：,性质：,三元中强酸,113,1,磷酸 H3PO4特性：脱水缩合后形成结构：性质：三元中强酸,磷酸盐,114,1,磷酸盐1141,聚磷酸盐具有配位性：,或六偏磷酸钠(格氏盐),硬水软化,115,1,聚磷酸盐具有配位性：或六偏磷酸钠(格氏盐)硬水软化1151,4.磷的卤化物,PX,3,PX,5,结构：,三角锥 三角双锥,分子晶体,离子晶体,PCl,3,PCl,5,杂化类型：,不等性sp,3,sp,3,d,116,1,4.磷的卤化物 PX3PX5 分子晶,PCl,5,离子晶体,PCl,5,固体中含有PCl,4,+,和PCl,6,-,离子,PCl,4,+,：P：sp,3,杂化,四面体,PCl,6,-,：P：sp,3,d,2,杂化,八面体,同样：PBr,5,晶体中有PBr,4,+,和Br,-,离子，,分子构型为三角双锥。,117,1,PCl5离子晶体PCl5固体中含有PCl4+和PCl6,氧族元素,硫及其化合物,氧及其化合物,氧族元素概述,118,1,氧族元素 硫及其化合物氧及其化合物氧族元素概述1181,氧族元素概述,119,1,氧族元素概述1191,碱性：,1.氧（ O,2,）,分子轨道电子排布式：,氧及其化合物,酸性：,(氧化性强),0.401V,=,E,4OH,4e,O,2H,O,-,-,2,2,+,+,1.229V,=,E,O,2H,4e,4H,O,2,-,2,+,+,+,O,O,120,1,碱性：1.氧（ O2）分子轨道电子排布式：氧及其化合物酸性：,2.臭氧(O,3,)：,O,2,的同素异形体,结构：,中心O：sp,2,杂化形成,键角：117,o,=1.8,10,-30,Cm,性质：,不稳定性,氧化性,唯一极性单质,3O,2O,2,3,-1,m,r,mol,kJ,4,.,285,-,=,H,2.075V,O,H,O,2e,2H,O,A,2,2,-,3,=,+,+,+,+,E,247V,.,1,2OH,O,2e,O,H,O,B,2,-,2,3,=,+,+,+,-,E,121,1,2.臭氧(O3)：O2的同素异形体结构：中心O：sp2杂化形,3.过氧化氢（H,2,O,2,）,不稳定性,性质：,弱酸性,-1,2,2,2,2,mol,-196kJ,O,O,2H,O,2H,=,+,O,2H,BaO,Ba(OH),O,H,2,2,2,2,2,+,+,10,，,10,2.0,H,HO,O,H,-25,-12,-,2,2,2,=,+,+,结构：,122,1,3.过氧化氢（H2O2）不稳定性 性质：弱酸性-122,可见,：H,2,O,2,氧化性强，还原性弱；,是不造成二次污染的杀菌剂。,酸性：,氧化还原性,0.867V,3OH,2e,O,H,HO,-,-,2,-,2,=,+,+,碱性,：,123,1,可见：H2O2氧化性强，还原性弱；酸性：氧化还原性0.867,结构：,S：sp,3,杂化,形成环状S,8,分子。,硫有几种同素异形体,斜方硫 单斜硫 弹性硫,密度/,g,cm,-3,2.06 1.99,颜色 黄色 浅黄色,190的熔融硫,稳定性 94.5, 用冷水速冷,1.单质硫,弹性硫,94.5,o,C,硫及其化合物,物理性质：,124,1,结构： S：sp3杂化 硫有几种同素异形体1.单质,硫的同素异形体：,斜方硫,单斜硫,弹性硫的形成,125,1,硫的同素异形体：斜方硫单斜硫弹性硫的形成1251,2.硫化氢和硫化物,H,2,S是无色，有腐蛋味，剧毒气体。稍溶于水。水溶液呈酸性，为二元弱酸。,硫化氢,结构：,H,2,S结构与H,2,O相似,性质：,与空气(O,2,)反应,最重要的性质是它的,还原性,：,S,H,0.144V,S,0.4497V,SO,H,0.1576V,SO,2,3,2,-,2,4,0.3478V,0.3002V,126,1,2.硫化氢和硫化物 H2S是无色，有腐蛋,3.,多硫化物,6,2,x,S,),(NH,S,Na,x,2,4,x,2,=,S,-,2,X,2,-,制备：,现象：,黄,橙红红,x,性质：,遇酸不稳定,氧化性,还原性,127,1,3.多硫化物62 xS)(NH , SNax,SO,2,的性质：,气体、无色，有强烈刺激性气味，易溶于水，溶于水后形成亚硫酸。,4.二氧化硫、亚硫酸及其盐,SO,2,的结构：,S：sp,2,杂化，,OSO=119.5，,S-O键长143,pm，,SO,2,是极性分子,128,1,SO2的性质：4.二氧化硫、亚硫酸及其盐SO2的结构：SO2,SO,3,的结构：,OSO=120S-O键长143,pm,S： 3s,2,3p,4,5.三氧化硫、硫酸及其盐,S：,杂化后,：,sp,2,129,1,SO3的结构：OSO=120S-O键长143pmS： 3,型晶体,型晶体,无色，易挥发固体,固体有几种聚合物,例如：,型晶体,为三聚分子。,型晶体,为螺旋式长链。,SO,3,的性质：,130,1,型晶体型晶体无色，易挥发固体SO3的性质：1301,H,2,SO,4,的结构：,S：,sp,3,杂化后形成分子，,分子中除存在,键外,还存在(p-d),反馈配键。,H,2,SO,4,分子间通过氢键相连，使其晶体呈现波纹形层状结构。,131,1,H2SO4的结构：S：sp3杂化后形成分子，,硫代硫酸(H,2,S,2,O,3,)：,极不稳定，尚未制得纯品。,硫代硫酸盐：,Na,2,S,2,O,3,5H,2,O，海波，大苏打。,硫代硫酸及其盐,6.硫的其他含氧酸及其盐,制备：,性质：,易溶于水,水溶液呈弱碱性；,遇酸分解：,O,H,SO,S,O,S,H,2H,O,S,2,2,3,2,2,-,2,3,2,+,+,+,+,132,1,硫代硫酸(H2S2O3)：极不稳定，尚未制得,I I,还原性：,配位性：,133,1,I I还原性：配位性：1331,冷却发烟硫酸时，可以析出焦硫酸晶体,H,2,S,2,O,7,为无色晶体，吸水性、腐蚀性比H,2,SO,4,更强。,焦硫酸盐可作为溶剂,焦硫酸及其盐,134,1,冷却发烟硫酸时，可以析出焦硫酸晶体 H2S2O,过氧化氢：H-O-O-H,过二硫酸,过一硫酸,过硫酸及其盐,磺酸基,过二硫酸盐：,O,S,),(NH,8,2,2,4,O,S,K,8,2,2,强氧化剂：,稳定性差：,1.939V,),/SO,O,S,(,-,2,4,-,2,8,2,=,135,1,过氧化氢：H-O-O-H过二硫酸过一硫酸过硫酸及其盐磺酸基过,连二亚硫酸：(H,2,S,2,O,4,),亚硫酸：,二元中强酸：,遇水分解：,=,-1,10,4.5,-3,10,3.5,=,136,1,连二亚硫酸：(H2S2O4)亚硫酸：二元中强酸：遇水分解：=,p,区元素(三),卤族元素,卤素的含氧化合物,卤化物 多卤化物,卤素的氢化物,卤素单质,卤素概述,137,1,p区元素(三)卤族元素 卤素的含氧化合物 卤化物,卤族元素的基本性质：,卤素(VII) F Cl Br I,价电子构型,2s,2,2p,5,3s,2,3p,5,4s,2,4p,5,5s,2,5p,5,共价半径/,pm,64,99,114,133,第一电离能,/,kJmol,-1,1681,1251,1140,1008,电负性,3.98,2.96,2.66,3.16,电子亲和能,/,kJmol,-1,-328 -349 -325 -295,氧化数,-,1,-1， 1， 3， 5， 7,卤素概述,138,1,卤族元素的基本性质：卤素(VII) F,1,.卤素单质的物理性质,：,聚集状态,g g l s,b.p./,-188 -34 59 185,m.p. /,-220 -102 -7 114,颜色,浅黄 黄绿 红棕 紫,分子间力,小,大,F,2,Cl,2,Br,2,I,2,卤素单质,139,1,1.卤素单质的物理性质：聚集状态g g,常温下,卤化氢都是无色具有刺激性气味的气体。,HF,HCl,HBr,