P区元素
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14.1.2 氮族元素的单质?????图14-2 氮族元素的单质1.存在氮族元素中除磷在地壳中含量较多外,其它各元素含量均较少。
氮主要以单质存在于大气中,天然存在的氮的无机化合物较少。
磷较容易氧化,在自然界中不存在单质。
它主要以磷酸盐的形式分布在地壳中。
? 砷、锑和铋主要以硫化物矿的形式存在,如雄黄:As4 S4。
雌黄(As2S3 )辉锑矿(Sb2S3 ) 雄黄(As4S4)图14-3 氮族元素的存在2. 性质除氮气外,其它氮族元素的单质都比较活泼。
化学性质列于上表中。
表14-2 氮族元素的化学性质3. N2N2分子的分子轨道表达式为:N2[(σ1s)2(σ1s*)2(σ2s)2(σ2s*)2(π2py,π2pz)4(σ2px)2]氮气是无色、无臭、无味的气体。
沸点为-195.8°C。
微溶于水。
强的N≡N键(944kJ/mol),常温下化学性质极不活泼,故N2常常作为惰性气体使用。
4. 磷的同素异形体图14-4 白磷和红磷(1)白磷的结构白磷的结构由P4分子通过分子间力堆积起来,每个磷原子通过其px,py和pz轨道分别和另外3个磷原子形成3个σ键,键角∠PPP为60°,分子内部具有张力,其结构不稳定。
图14-5 白磷的结构白磷的性质白磷P4是透明的、柔软的蜡状固体,化学性质活泼,空气中自燃,溶于非极性溶剂。
图14-6 白磷在空气中自燃白磷的制备将磷酸钙、砂子和焦炭混合在电炉中加热到约1500?C,可得到白磷。
2Ca3(PO4)2(s) + 6SiO2(s) + 10C(s) P4(g) + 6CaSiO3(l) + 10CO(g)(2)红磷将白磷隔绝空气加热到400℃时可得到红磷。
红磷的结构较复杂。
一种观点认为:P4分子中的一个P—P键断裂后相互连接起来形成长链结构。
所以红磷较稳定,400℃以上燃烧,不溶于有机溶剂。
图14-7 红磷的可能结构(3)黑磷黑磷具有与石墨类似的层状结构,但与石墨不同的是,黑磷每一层内的磷原子并不都在同一平面上,而是相互连接成网状结构。
第十三章 p区元素(一)13.1 p区元素概述p区元素包括周期系中ⅢA---ⅦA及希有气体元素,这些元素的最外层分别有2个s电子和1--6个p电子。
p区元素具有以下特点:1、价电子层结构通式为ns2np1--6。
2、非金属向金属过渡。
同一主族,从上到下,原子的最外层电子数相同,原子半径逐渐增大,而有效核电荷只是略有增加,获得电子能力逐渐下降,因此,金属性逐渐增强,非金属性逐渐减弱。
这种变化规律在p区ⅢA---ⅦA族中显得突出明显。
这几族元素每族都是从1个典型的非金属元素开始过渡到一个典型金属元素结束。
3、第一横排元素不规则性。
各族的第一个元素,主要指F, O, N, C,它们在本族元素的性质递变上有反常表现。
其主要原因是:(1)原子半径特别小。
(2)电负性明显地大。
3无法动用d轨道。
表现为1)F, O, N同H形成的化合物中易形成氢键。
(2)配位数小。
(3)单键键能反常地小。
这是因为当两个F, O, N原子靠近组成单键时, 它们原子外层上还有未键合的孤对电子,原子间距离小时,这些孤对电子间将产生明显的排斥作用,弱化了单键,这种现象也称为孤对电子的排斥效应。
4、中间横排元素的不规则性。
从第四周期始,p区元素次外层不再是8个电子,而是18个电子,多了10个3d电子,这样使的第四周期的p区元素的有效核电荷显著增大,对核外电子的吸引力增强,造成同族内原子半径、电负性、电离能、φ等的递变出现不规则性,变的缓慢甚至发生逆转现象。
例:ⅢA族原子半径电负性第一至第三电离能之和(埃)(kJ/mol)B 0.82 2.01 6888Al 1.18 1.47 5140Ga 1.26 1.82 5520In 1.44 1.49 5084Tl 1.48 1.44 5438中间横排元素的不规则性,是由元素在周期表中的排列位置以及电子层构型的特殊性所造成。
5、氧化值。
大多数p区元素具有多种氧化值,其最高正氧化值等于其最外层电子数,等于其族数。