元素化學(xué)2012主族元素

1、元素 化學(xué),1,2024/3/31,一、概述,2010年4月7日報道了俄羅斯杜布納聯(lián)合核研究所與國際科研小組成功合成了一種擁有117個質(zhì)子的新元素——科學(xué)家們一直在苦苦尋找的第117號元素(ununseptium)，這將填補(bǔ)目前已被發(fā)現(xiàn)的第116號和118號元素之間缺失的“一環(huán)”，從而使元素周期表中的未完全周期第七周期成為完全周期，使元素周期表中的元素達(dá)到118種。所謂元素化學(xué)就是周期系中各元素的單質(zhì)及其化合物的化學(xué)。元素化學(xué)是無機(jī)化

2、學(xué)的中心內(nèi)容，主要討論元素及其化合物的存在、性質(zhì)、結(jié)構(gòu)、制備和用途。隨著現(xiàn)代化學(xué)理論的不斷發(fā)展與完善，為學(xué)習(xí)元素化學(xué)提供了基本理論與系統(tǒng)，學(xué)習(xí)元素化學(xué)要結(jié)合化學(xué)反應(yīng)的一般原理與物質(zhì)結(jié)構(gòu)的原理。,元素 化學(xué),2,2024/3/31,1.元素的豐度地殼 地球表面下16km厚的巖石層稱為地殼。有時也包括水圈和大氣圈，前者質(zhì)量為1.2?1021kg，占地殼總質(zhì)量的6.91%，后者質(zhì)量為5.1?1018kg，占地殼總質(zhì)量的0.03%。豐

3、度 化學(xué)元素在地殼中的含量稱豐度，以質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示的稱質(zhì)量Clarke值。 地殼中含量最高的元素是O，其次是Si，兩者占地殼75%。O、Si、Al、Fe、Ca、Na、K、Mg 8種元素占99%以上。 人體中約含30多種元素，期中11種常見元素約占99.95%，其余為微量元素與超微量元素。,元素 化學(xué),3,2024/3/31,元素 化學(xué),4,2024/3/31,2.元素的分類,習(xí)慣上按元素在地殼中的分

4、布將元素分為普通元素與稀有元素，之間沒有絕對明確的界限。所謂稀有元素，一般指在自然界中含量少或發(fā)現(xiàn)晚、或研究少、提煉難以致應(yīng)用晚的元素。,元素 化學(xué),5,2024/3/31,1.元素周期表,二、元素周期系,S區(qū)元素ⅠA、ⅡA元素，堿金屬與堿土金屬價電子構(gòu)型：ns1~2；氧化態(tài)：+1、+2；單質(zhì)為最活潑金屬，化合物大多為離子型，Li、Be形成共價型（少數(shù)共價型）；,P區(qū)元素ⅢA～ⅧA元素，除H外的全部非金屬和部分金屬元素。價電子

5、構(gòu)型：ns2np1~6,d區(qū)元素ⅢB～ⅧB元素，全部為金屬元素，分三個過渡系列；價電子構(gòu)型:(n?1)d1~8ns1~2 (除Pd、Pt),f 區(qū)元素La系和Ac系元素，又稱內(nèi)過渡元素；價電子構(gòu)型： (n?2)f0?14 (n?1)d0?2 ns2全為金屬，Ac系為放射性元素,ds區(qū)元素ⅠB、ⅡB元素，共6個元素；價電子構(gòu)型：(n?1)d10ns1~2與d區(qū)元素一起統(tǒng)稱過渡元素,元素 化學(xué),6,2024/3/31,2.原子

6、的電子層結(jié)構(gòu) 與元素周期律,(1)能級組與周期的關(guān)系,元素 化學(xué),7,2024/3/31,目前人們常用的是長式周期表,它將元素分為7個周期。 核外電子排布的周期性變化使得元素性質(zhì)呈現(xiàn)周期 性的規(guī)律，即元素周期律； 元素的基態(tài)原子最外層電子的n值即為元素所在周 期數(shù)； 如 26Fe[Ar]3d64s2為第四周期元素；

7、 47Ag[Kr]4d105s1為第五周期元素。 各周期元素總和等于相應(yīng)能級組中原子軌道所能容 納的電子總數(shù)。,元素 化學(xué),8,2024/3/31,(2) 價電子構(gòu)型與周期表中族的劃分,價電子構(gòu)型 價電子是原子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時易參與形成化學(xué)鍵的電子，相應(yīng)的電子排布即為價電子構(gòu)型。 主族元素 價電子構(gòu)型 = 最外層電子構(gòu)型(nsnp)； 副族元素

8、 價電子構(gòu)型 = (n?2)f (n?1)d nsnp主族元素 I A?ⅧA(即0族)：元素的最后一個電子填入ns或np亞層，價電子總數(shù)等于族數(shù)。 如元素7N，電子結(jié)構(gòu)式為1s22s22p3，最后一個電子填入2p亞層，價電子總數(shù)為5，因而是VA元素。 其中ⅧA(即0族) 元素為稀有氣體，價電子構(gòu)型為ns2np6(除He)，為8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，根據(jù)洪特規(guī)則的補(bǔ)充，全滿電子構(gòu)型特別穩(wěn)

9、定。,元素 化學(xué),9,2024/3/31,副族元素 ⅢB?ⅧB(Ⅷ)族 + ⅠB?ⅡB共10列，其中Ⅷ 族有3列 。副族元素也稱過渡元素(同一周期從s區(qū)向p區(qū)過渡)。 ⅠB?ⅡB最后一個電子填入ns軌道族數(shù)=最外層電子數(shù) ⅢB?ⅦB最后一個電子填入(n?1)d軌道族數(shù)=最外層電子數(shù)+ (n?1)d電子數(shù) Ⅷ族較特殊，有三個列，共9個元素。Fe Co Ni 為鐵系元素

10、 Ru Rh Pd Os Ir Pt La系和Ac系元素 也稱內(nèi)過渡元素。第六周期ⅢB位置從57La到71Lu共15個元素稱鑭系元素，用符號Ln表示；第七周期ⅢB位置從89

11、Ac到103Lr共15個元素稱錒系元素，用符號An表示。它們的最后一個電子填入倒數(shù)第三層(n?2)f。,元素 化學(xué),10,2024/3/31,(3)價電子構(gòu)型與元素分區(qū),s區(qū)ns1?2活潑金屬,ds區(qū)(n?1)d10ns1?2介于d?p間,d區(qū)(n?1)d1?9ns1?2全為金屬呈多變氧化態(tài),非金屬 p區(qū) ? ns2np1?6 金屬,元素 化學(xué),11,2024/3/31,3 原子性質(zhì)的周期性,

12、(1)有效核電荷(Z?)屏蔽效應(yīng) 多電子原子中，電子不僅受到原子核的吸引，還受到其他電子的排斥。這種其他電子對指定電子的排斥作用可看成是抵消部分核電荷的作用，從而削弱了核電荷對指定電子的吸引力，使作用在指定電子上的有效核電荷下降。這種抵消部分核電荷的作用叫屏蔽效應(yīng)。 屏蔽效應(yīng)的大小可用斯萊脫(Slater)規(guī)則計算得出的屏蔽常數(shù)?i表示。?i為除被屏蔽電子以外的其余電子對被屏蔽電子的屏蔽常數(shù)?之和， ?i = ??

13、。,元素 化學(xué),12,2024/3/31,屏蔽常數(shù)的計算 ——Slater規(guī)則,A.軌道分組：(1s),(2s2p),(3s3p),(3d),(4s4p),(4d),(4f),(5s5p)? 位于被屏蔽電子右邊各組對屏蔽電子的屏蔽常數(shù)? =0，即近似 看作對該電子無屏蔽作用；B.按上面分組，同組電子間? = 0.35(1s組例外，? =0.3)；C.對(ns)(np)組的

14、電子，(n?1)層的電子對其的屏蔽常數(shù)? =0.85， (n?2)電子層及更內(nèi)層對其的屏蔽常數(shù)? =1.00；D.對nd或nf組的電子，左邊各組電子對其的屏蔽常數(shù) ? =1.00。,元素 化學(xué),13,2024/3/31,Question,例 計算21Sc的4s電子和3d電子的屏蔽常數(shù)?i 。解： 21Sc的電子構(gòu)型為1s22s22p63s23p63d14s2 分組： (1s)2(2s2

15、p)8(3s3p)8(3d)1(4s)2 ?4s= 10?1.00 + 9?0.85 + 1?0.35 =18.00 ?3d= 18?1.00 =18.00,元素 化學(xué),14,2024/3/31,有效核電荷 核電荷數(shù)(Z)減去屏蔽常數(shù)(?i)得到有效核電荷(Z?)：

16、 Z? = Z ? ?i 多電子原子中，每個電子不但受其他電子的屏蔽，而且也對其他電子產(chǎn)生屏蔽作用。電子的軌道能量可按下式估算： Z*：作用在某一電子上的有效核電荷數(shù)；n* ：該電子的有效主量子

17、數(shù)， 與主量子數(shù)n有關(guān)： n 1 2 3 4 5 6n* 1.0 2.0 3.03.74.04.2,元素 化學(xué),15,2024/3/31,例：試確定19K的最后一個電子是填在3d還是4s軌道？解：若最后一個電子是填在3d軌道，則K原子的電子結(jié)構(gòu)式為

18、 1s22s22p63s23p63d1 若最后一個電子是填在4s軌道，則K原子的電子結(jié)構(gòu)式為 1s22s22p63s23p64s1 Z?3d=19?(18?1.00)=1.0 Z?4s=19?(10?1.00

19、+8?0.85)=2.2 E3d= ?2.179?10?18J?(1.00/3.0)2= ?0.24?10?18J E4s= ?2.179?10?18J?(2.2/3.7)2= ? 0.77?10?18J由于E4s? E3d ，根據(jù)能量最低原理，19K原子最后一個電子應(yīng)填入4s軌道，所以19K的電子結(jié)構(gòu)式為1s22s22p63s23p64s1。,Question,元素 化學(xué),16,2024/3/

20、31,例：試計算21Sc的E3d和E4s，確定21Sc在失電子時是先失3d 電子還是4s電子。解： 21Sc的電子結(jié)構(gòu)式為：1s22s22p63s23p63d14s2 根據(jù)前例已知 ?4s= ?3d = 18.0 Z?3d = Z ? ?i =21?18.0 =3.0 Z?4s=21?18.0 =3.0

21、 E3d= ?2.179?10?18?(3.0/3.0)2J= ?2.2?10?18J E4s= ?2.179?10?18?(3.0/3.7)2J= ?1.4?10?18J由于此時E4s? E3d，所以21Sc原子在失電子時先失去4s電子，過渡金屬原子在失電子時都是先失去4s電子再失3d電子的。,Question,元素 化學(xué),17,2024/3/31,Z*確定后

22、，就能計算多電子原子中各軌道的近似能量。 在同一原子中， 當(dāng)軌道角動量量子數(shù)l相同時，主量子數(shù)n值愈大，相應(yīng)的軌道能量愈高。因而有 E1s?E2s?E3s?； E2p?E3p?E4p?； E3d?E4d?E5d?； E4f ?E5f 。 當(dāng)主量子數(shù)n相同時，隨著軌道角動量量子數(shù)l的增大，相應(yīng)軌道的能量也隨之升高。因而有 Ens ? Enp

23、? End ? Enf (鉆穿效應(yīng)) 當(dāng)主量子數(shù)n與軌道角動量量子數(shù)l均不相同時，應(yīng)求出Z*再求出Ei，所以有能級交叉現(xiàn)象，如E4s 與E3d 。,元素 化學(xué),18,2024/3/31,有效核電荷的周期性變化 (最外層電子的Z* ),元素 化學(xué),19,2024/3/31,元素 化學(xué),20,2024/3/31,(2)原子半徑(r),根據(jù)原子與原子間作用力的不同，原子半徑的數(shù)據(jù)一般有三種：共價半徑、金屬半徑和

24、范德華半徑。共價半徑 同種元素的共價分子中原子核間距的一半(l/2) ；金屬半徑 金屬晶體中相鄰原子核間距的一半；范德華半徑 當(dāng)兩個原子只靠范德華力(分子間作用力)互相吸引時，它們核間距的一半稱為范德華半徑。,共價半徑,金屬半徑,范德華半徑,元素 化學(xué),21,2024/3/31,原子半徑的周期性變化,原子半徑的大小主要取決于原子的有效核電荷和核外電子層結(jié)構(gòu)。同一周期：從左?右， Z*?，對核外電子的吸引力?，

25、r?；同一主族：從上?下，電子層?，原子半徑明顯?；同一副族：元素的原子半徑從上到下遞變不是很明顯；第一過渡系到第二過渡系的遞變較明顯；而第二過渡系到第三過渡系基本沒變，這是由于鑭系收縮的結(jié)果。鑭系收縮：鑭系元素從La到Lu整個系列的原子半徑逐漸收縮的現(xiàn)象稱為鑭系收縮。原因：電子依次填入(n?2)層4f軌道，屏蔽效應(yīng)較大， Z*緩慢增大， r逐漸收縮。 由于鑭系收縮，鑭系以后的各元素如Hf、Ta、W等原子半徑也相應(yīng)

26、縮小，致使它們的半徑與上一個周期的同族元素Zr、Nb、Mo非常接近，相應(yīng)的性質(zhì)也非常相似，在自然界中常共生在一起，很難分離。,元素 化學(xué),22,2024/3/31,元素 化學(xué),23,2024/3/31,元素 化學(xué),24,2024/3/31,,,同一周期 短周期 從左?右，I?；因從左?右Z*?，r? ，對核外電子的吸引力?，電離能逐漸增大；其中s,p,d,f各亞層半滿、全滿 I 較大。稀有氣體由于具有8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，

27、在同一周期中電離能最大。 長周期 中間的過渡元素電離能相近；因過渡元素的電子加在次外層，有效核電荷增加不多，原子半徑減小緩慢，電離能增加不明顯。同一主族 從上?下， I?；從上到下，有效核電荷增加不多，而原子半徑則明顯增大，電離能逐漸減小。同一副族 從上?下， 變化不很明顯； 注意：第二過渡系?第三過渡系 I?，

28、 原因：La系收縮；因而第三過渡系的金屬性質(zhì)特別穩(wěn)定，不容易氧化。,(3)電離能的周期性變化,元素 化學(xué),25,2024/3/31,元素 化學(xué),26,2024/3/31,同一周期 從左?右|A1|?，每一周期的鹵素最大。氮族元素由 于其價電子構(gòu)型為ns2np3，p亞層半滿，根據(jù)洪特規(guī) 則較穩(wěn)定，所以電子親和能較小。稀有氣體的價電子

29、 構(gòu)型為ns2np6的8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，所以其電子親和能 為正值。同一主族 |A1|自上而下減小，但第二周期|A1|小于同族第三周期 相應(yīng)元素，這就是第二周期的特殊性。第二周期元素 的原子軌道為1s2s2p，原子半徑特別小，得到電子后 斥力很大，因而

30、放出能量不多。,(4)電子親和能的周期性變化,注意：電離能I、電子親和能A僅反映元素的氣態(tài)孤立原子得失電子能力的大小，不適用于判斷水溶液中元素得失電子能力的大小。此時應(yīng)用電極電勢的大小來判斷元素得失電子能力即氧化還原能力的大小。,元素 化學(xué),27,2024/3/31,(5) 元素的電負(fù)性的周期性變化,電負(fù)性 元素的原子在分子中吸引電子能力的相對大小，即對共用電子對的吸引力的相對大小。電負(fù)性的周期性變化：同一周期 從左到右電負(fù)

31、性逐漸增大；同一主族 從上到下電負(fù)性逐漸減小。F元素的電負(fù)性是最大的；一般金屬的電負(fù)性小于2；非金屬的電負(fù)性大于2；過渡金屬元素的電負(fù)性都比較接近，沒有明顯的變化規(guī)律。,元素 化學(xué),28,2024/3/31,三、s區(qū)元素 1.概述 價電子構(gòu)型：ns1，ns2,原子半徑增大金屬性、還原性增強(qiáng)電離能、電負(fù)性減小,IA IIALi BeNa MgK

32、 Ca Rb SrCs Ba,,,原子半徑減小金屬性、還原性減弱電離能、電負(fù)性增大,元素 化學(xué),29,2024/3/31,2.單質(zhì),均具有銀白色金屬光澤（Be灰色）的活潑金屬，物理性質(zhì)的主要特點是三低（低密度、低硬度、低熔點）。,堿金屬熔點變化,元素 化學(xué),30,2024/3/31,元素 化學(xué),31,2024/3/31,3. Li、Be的特殊性與對角線規(guī)則,第二周期元素的

33、特殊性 第二周期的元素與第三周期同族元素比較，其原子半徑、電離能、電子親和能、配位數(shù)、鍵能、氫化物的熔沸點等性質(zhì)存在特殊性。 主要原因在于原子的電子層結(jié)構(gòu)不同，第二周期的元素的價電子構(gòu)型為2s2p，不存在2d軌道，且1s電子的屏蔽效應(yīng)較小，有效核電荷較大，所以原子半徑特別小。Li、Be的特殊性 堿金屬、堿土金屬元素的性質(zhì)遞變是很有規(guī)律的，但Li、Be表現(xiàn)出反常性。 如：Li、Be的熔沸點、硬

34、度高于同族其他元素，化學(xué)性質(zhì)變化也不一致等。 特殊性主要源于第二周期元素的特殊性，Li、Be有同族最小的原子（離子）半徑，在化合物中有很大的極化能力，許多化合物呈現(xiàn)較大的共價性。,元素 化學(xué),32,2024/3/31,對角線規(guī)則,s區(qū)和p區(qū)元素除同族元素的相似性外、還有一些元素及其化合物呈現(xiàn)“對角線”相似性。如 Li、Mg的相似性 在過量O2中均生成正常氧

35、化物； 氫氧化物均為中強(qiáng)堿、溶解度不大，加熱脫水； 氟化物、碳酸鹽、磷酸鹽均難溶于水；氯化物呈共價性。Be、Al的相似性 Be、Al及氫氧化物均為兩性，氧化物高熔點、高硬度；均為缺電子元素，易形成配合物；氯溴碘化物共價，易升華易溶于水等。原因：對角線元素離子的極化能力相近，Z/r，由此反映出物質(zhì)性質(zhì)與結(jié)構(gòu)的內(nèi)在聯(lián)系。,元素 化學(xué),33,2024/3/31,四、p區(qū)元素,1.概述p區(qū)元素性質(zhì)

36、的特征 各族元素性質(zhì)由上到下呈現(xiàn)二次周期性①第二周期元素具有反常性 (只有2s,2p軌道) 形成配合物時，配位數(shù)最多不超過4； 第二周期元素單鍵鍵能小于第三周期同族元素單鍵鍵能 E(N-N)=159 E(O-O)=142 E(F-F)=141 ( kJ?mol?1) E(P-P)=209 E(S-S)=264

37、E(Cl-Cl)=199 ( kJ?mol?1)②第四周期元素表現(xiàn)出異樣性(前面增加了10個d區(qū)元素)例如：溴酸、高溴酸氧化性分別比其他鹵酸(HClO3，HIO3)、高鹵酸(HClO4，H5IO6)強(qiáng)。,元素 化學(xué),34,2024/3/31,③各族第四、五、六周期三種元素性質(zhì)緩慢地遞變 (由于d區(qū)、f 區(qū)插入，性質(zhì)遞變不如s區(qū)元素明顯) K+ Ca2+

38、 Ga3+ Ge4+ As5+ r/pm 133 99 62 53 47 Rb+ Sr2+ In3+ Sn4+ Sb5+ r/pm 148 113 81

39、 71 62 Cs+ Ba2+ Tl3+ Pb4+ Bi5+ r/pm 169 135 95 84 74④惰性電子對效應(yīng) p區(qū)元素同族元素從上到下，低氧化值化合物比高氧化值化合物變得更穩(wěn)定，主要表現(xiàn)為6

40、s2電子對更趨于穩(wěn)定，不宜失去，即使失去了也很易奪回來，表現(xiàn)出高氧化態(tài)的強(qiáng)氧化性。 穩(wěn)定性： Tl+?Tl3+， Pb2+?Pb4+，Bi3+? Bi5+，,元素 化學(xué),35,2024/3/31,2. 硼族元素 價電子構(gòu)型：ns2np1,(1)硼的成鍵特性 硼族元素為缺電子元素（元素的價電子數(shù)少于價軌道數(shù)）最簡單的硼烷是B2H6：兩個B原子均sp3雜化,動畫,元素 化學(xué),36,

41、2024/3/31,兩個三中心二電子氫橋鍵,均裂： B2H6+2NaH→2Na[BH4] B2H6+2:PF3→2H3B:PF3 B2H6+2:CO→2H3B:CO 異裂： B2H6+2:NH3→[BH2(NH3)2]++[BH4]－,元素 化學(xué),37,2024/3/

42、31,元素 化學(xué),38,2024/3/31,B4H10分子結(jié)構(gòu),元素 化學(xué),39,2024/3/31,(2) BX3的成鍵特征與路易斯酸性,(GaCl3)2 (InCl3)2 (AlBr3)2 (AlI3)2 (GaBr3)2除B的鹵化物及ⅢA的氟化物以外,氣態(tài)均為二聚形式。,AlCl3中Al原子為sp3雜化,元素 化學(xué),40,2024/3/31,BF3 (g) BCl3 (l) BBr

43、3(l) BI3(s)熔點/K 146 166 227 316沸點/K 172 285 364 483 鍵長/pm(實測) 131 174 189

44、 210共價半徑和/pm 153 180 195 214鍵能/kJ·mol?1 646 444 368 267 共價分子晶體隨分子量增大，分子間作用力增強(qiáng)，熔沸點依次升高。由于有空軌道,可接受外來電子，均為Lewis酸。BF3+NH3 ? F3B

45、:NH3 BF3+ HF ? H++[BF4]?C5H5N(l)+BX3(g) ?C5H5N: BX3,元素 化學(xué),41,2024/3/31,硼酸 H3BO3結(jié)構(gòu)：B：sp2雜化一元弱酸 (固體酸),,=5.8?10?10,元素 化學(xué),42,2024/3/31,氮化硼,BN與C2是等電子體，性質(zhì)相似： BN有三種晶型：無定型(類似于無定型碳)六方晶型(類似于石墨) 又稱白石墨，熔點3000℃（分

46、解）作潤滑劑 立方晶型(類似于金剛石) 硬度僅次于金剛石，作磨料,元素 化學(xué),43,2024/3/31,氧化鋁和氫氧化鋁 氧化鋁：Al2O3 α- Al2O3 ：剛玉，硬度大，不溶于水、酸、堿。 γ- Al2O3 ：活性氧化鋁，可溶于酸、堿，可作 為催化劑載體。,(3)鋁的化合物,元素 化學(xué),44,2024/3/31,紅寶石(Cr3+) 藍(lán)寶石(Fe3+

47、,Ti3+) 黃玉/黃晶(Fe3+),有些氧化鋁晶體透明，因含有雜質(zhì)而呈現(xiàn)鮮明顏色。含少量Cr呈紅色，名紅寶石；若含少量Ti和Fe,則呈藍(lán)色,名藍(lán)寶石；有的因晶體中含有成六次對稱分布的針狀金紅石或其他包裹物，則可產(chǎn)生六射星芒，稱星彩紅寶石或星彩藍(lán)寶石。,Al(OH)3+ OH?? [Al(OH)4?,元素 化學(xué),45,2024/3/31,在堿性溶液中存在[Al(OH)4]?或[Al(OH)6]3?有時也簡便書寫為：,氫氧化鋁：Al

48、(OH)3,兩性： Al(OH)3+ 3H+ ? Al3+ + 3H2O,元素 化學(xué),46,2024/3/31,鋁的鹵化物,離子晶體 分子晶體分子晶體：熔點低，易揮發(fā)，易溶于有機(jī) 溶劑，易形成雙聚物。,,水解激烈：,AlF3 AlCl3 AlBr3 AlI3,離子鍵 共價鍵,用干

49、法合成AlCl3：,潮濕空氣中的AlCl3，遇NH3生成NH4Cl。,白煙為NH4Cl,2024/3/31,元素 化學(xué),47,[Al(H2O)6]3+ [Al(OH)(H2O)5]2+ + H+,鋁的含氧酸鹽,硫酸鋁：,Al3+易水解：,=10?5.03,鋁鉀礬(明礬)：,雙水解反應(yīng),2024/3/31,元素 化學(xué),48,Al3+的鑒定：在氨堿性條件下，加入茜素,茜素,2024/3/31,元素 化學(xué),49,元素 化學(xué),50

50、,2024/3/31,3.碳族元素 (1)概述 價電子構(gòu)型：ns2np2氧化值最大配位數(shù) 單質(zhì)可形成原子晶體 金屬晶體,,,,,元素 化學(xué),51,2024/3/31,碳族元素的單質(zhì),元素 化學(xué),52,2024/3/31,碳的同素異形體

51、 金剛石(sp3雜化)石墨(sp2雜化) 富勒烯(sp2雜化) 納米管 1991年，日本科學(xué)家飯島

52、 首次合成，強(qiáng)度比鋼高100倍，

53、 但重量只有鋼的六分之一,元素 化學(xué),53,2024/3/31,硅單質(zhì) 有無定形體和晶體兩種，其晶體類似金 剛石。 鍺單質(zhì) 是灰白色金屬，硬而脆，結(jié)構(gòu)類似于金 剛石。錫單質(zhì) 有三種同素異形體：,鉛單質(zhì)

54、質(zhì)軟，能阻擋X射線?？勺麟娎|的包皮， 核反應(yīng)堆的防護(hù)屏。,2024/3/31,元素 化學(xué),54,結(jié)構(gòu)：CO與N2為等電子體, 結(jié)構(gòu)相似。,一氧化碳(CO),一個σ鍵,性質(zhì)：①CO作配體，形成羰基配合物，配位原子為C原子 如：Fe(CO)5, Ni(CO)4, Co2(CO)8②還原劑：,③劇毒：取代血紅蛋白中O2的配位位置，使人窒息(0.1%),CO：[(?1s)2(??1s)2(?2s

55、)2(??2s)2(?2py)2(?2pz)2(?2px)2],2024/3/31,元素 化學(xué),55,二氧化碳 (CO2),碳酸及其鹽,CO32?的結(jié)構(gòu)按VSEPR理論：Lp=[(4+2)?3?2]/2=0，Vp=3，Vp平面三角形按雜化軌道理論： C原子sp2雜化,,,CO2溶于水，大部分CO2?H2O，極小部分H2CO3，二元弱酸： H2CO3 H

56、+ + HCO3? K?1= 4.4 ?10?7 HCO3? H+ + CO32? K?2 = 4.7 ?10?11,2024/3/31,元素 化學(xué),56,碳酸鹽的穩(wěn)定性 Li2CO3 Na2CO3 MgCO3 BaCO3 FeCO3 ZnCO3 PbCO3

57、r(Mn+)/pm 60 95 65 135 76 74 120Mn+的電子構(gòu)型 2e 8e 8e 8e 9～17e 18e 18+2e分解T /℃ 1310 1800 540 1360 282

58、 300 300,離子極化觀點：,r(M2+) 愈小，M2+ 極化力愈大，MCO3 愈不穩(wěn)定； M2+ 為18、(18+2)、(9~17)電子 構(gòu)型相對于 8電子構(gòu)型的極化力大， 其 MCO3 相對不穩(wěn)定。 熱穩(wěn)定性：碳酸?碳酸氫鹽?碳酸鹽 也源于此理。,2?,硅的化合物,硅的氧化物無定型體：石英玻璃、硅藻土、燧石晶體：天然晶體為石英，屬于原子晶體純石英：水晶含有雜質(zhì)的石

59、英：瑪瑙，紫晶,2024/3/31,元素 化學(xué),57,水晶,紫晶,縞瑪瑙,瑪瑙,2024/3/31,元素 化學(xué),58,Si采用sp3雜化軌道與氧形成硅氧四面體,硅氧四面體,二氧化硅,結(jié)構(gòu)：,2024/3/31,元素 化學(xué),59,性質(zhì)：,① 與堿作用,② 與HF作用,SiF4 + 2HF ? H2[SiF6],2024/3/31,元素 化學(xué),60,硅酸及硅酸鹽,性質(zhì)：,2024/3/31,元素 化學(xué),61,制備：,浸透過CoCl2的硅膠為

60、變色硅膠。,2024/3/31,元素 化學(xué),62,硅酸鹽結(jié)構(gòu)復(fù)雜, 一般寫成氧化物形式，它的基本結(jié)構(gòu)單位為硅氧四面體。,白云石：K2O · 3Al2O3 · 6SiO2 · 2H2O泡沸石：Na2O · Al2O3 · 2SiO2 · nH2O,分子篩,2024/3/31,元素 化學(xué),63,硅的鹵化物 SiX4,SiF4 SiCl4 SiBr4

61、 SiI4聚集態(tài) g l l s,(氟硅酸),水解：,2024/3/31,元素 化學(xué),64,硅的氫化物(硅烷 SinH2n+2),性質(zhì)：,最簡單的硅烷：SiH4(甲硅烷),自燃：,水解：,強(qiáng)還原性：,熱穩(wěn)定性差：,2024/3/31,元素 化學(xué),65,金剛砂（SiC）：,2024/3/31,元素 化學(xué),66,元素 化學(xué),67,2024/3/

62、31,元素 化學(xué),68,2024/3/31,元素 化學(xué),69,2024/3/31,PbCO3?(白) PbCl2 ?(白) PbSO4 ?(白)PbCrO4 ?(黃) PbI2 ?(黃) PbS ?(黑)如何使這些沉淀溶解?PbCO3+2HNO3 ? Pb(NO3)2+H2O+CO2?PbSO4+O

63、H－(過量) ? [Pb(OH)3] －+SO42－PbSO4+NH4Ac(飽和) ? Pb(Ac)3－+SO42－+NH4+PbS + HNO3 ? Pb2++ S? +NO?+H2OPbS + HCl(濃) ? H [PbCl3] + H2S?PbS + H2O2 ?PbSO4?+H2O 出土的古代壁畫、泥桶常常是黑的，因為古代人用鉛白(堿式碳酸鉛PbCO3·2Pb(OH)2 )作白顏

64、料,鉛白與H2S作用成PbS黑色沉淀,因此可用此法使之變白。,醋酸鉛俗名叫“鉛糖”,甜,有毒,Pb2+與Pb(Ⅳ)的性質(zhì),2024/3/31,元素 化學(xué),70,PbCrO4 + HNO3 == Pb2+ + Cr2O72－+ NO3－,PbCl2 、PbI2 溶于熱水PbCl2 + HCl == H [PbCl3] PbI2 + KI == K [PbI3],沉淀互相轉(zhuǎn)化：,2024/3/31,元素 化學(xué),71,ⅢA

65、ⅣA ⅤA B C N Al Si P Ga Ge As In Sn Sb Tl Pb

66、 Bi,與族數(shù)對應(yīng)的最高氧化態(tài)越來越不穩(wěn)定，族數(shù)減2的氧化態(tài)愈來愈穩(wěn)定,,主要是6s2電子對的惰性,ns2np1 ns2np2 ns2np3,+1 +2 +3,ns2 ns2 ns2,惰性電子對效應(yīng),2024/3/31,元素 化學(xué),72,概述 價電子構(gòu)型： ns2np3,4.氮族元素,ⅤA N P As S

67、b Bi ns2np3,氮半徑小，易形成雙鍵、三鍵,2024/3/31,元素 化學(xué),73,成鍵特征A. 形成離子鍵 ( N3? )B. 形成共價鍵 a.三個共價單鍵 ( NH3 、NF3、NCl3 ) b. 一個共價雙鍵和一個共價單鍵 ( Cl?N=O角形 ) c. 一個共價三鍵 (:N≡N:， :C≡N:?) d. +5氧化態(tài) (NO3?，HNO3，NF

68、4+ ，F(xiàn)NO2)C. 形成配位鍵：[Cu(NH3)4)]2+、[Os(NH3)5(N2)]2+,2024/3/31,元素 化學(xué),74,2024/3/31,元素 化學(xué),75,N2O, NO, N2O3, NO2, N2O4, N2O5,,氮氧化物,NO：(?2s)2 (?*2s)2 (?2px)2 (?2py)2 (?2pz)2 (?*2py)1 順磁性,2NO ＋ 3I2 ＋ 4H2O == 2NO3－ ＋ 8H＋ ＋ 6I