P区元素性质小结

.,p区元素性质小结,非金属元素数量虽不多(22种，基本都在p区)，但所涉及的面却很广。p区元素性质小结主要是对非金属元素的单质、氢化物、含氧酸及含氧酸盐的结构和性质、以及p区元素的某些特殊性进行小结。,.,元素在周期表中的分布,蓝框内是p区元素(30种)折线上方是非金属(22种),氢,.,目前在元素周期表中有110多种元素，非金属元素只占22种，主要分布在p区(除H的位置有不同看法外)，其中稀有气体整个一列都是非金属元素，其余非金属元素很有规律地占据了右上角区域。,.,一、非金属元素单质的结构(8-N法则),非金属原子相互以共价单键结合时，周围通常会配置8-N个原子，非金属间化合物配位也是如此。N是元素的族数(按罗马数字编号系统)，这就是格里姆-索末菲法则，即8-N法则。,.,稀有气体,N=8，8-N=0，所以,分子是单原子分子。它们的晶体结构如下:,He,Ne、Ar、Kr、Xe,.,卤素及氢,N=7，8-N=1，所以分子是双原子分子。,这一点也许出乎意料:碘还能形成线性的I3-，进而生成负一价多碘离子(I2)n(I-)。含有这种多碘离子的固体有导电性，导电机理可能是电子或空穴沿多碘离子链跳移，也可能是I-在多碘离子链上以接力方式传递：,.,O、S、Se、Te,氧族元素N=6，8-N=2。但O2有些特殊，每个O只与一个原子配位形成双原子分子，因为O2中化学键并非单键，8-N法则不适用:,臭氧O3中有34，中心O为二配位，两端的O则不然:,.,氧族其余元素符合8-N法则。尽管元素可能有各种同素异构体，但每种原子的成键方式、配位情况、键长、键角等数据基本保持一致或有限的几种情况。这是非金属元素化学的又一特征:,S8,.,灰硒和碲（Sex、Tex）的螺旋链结构：,.,N、P、As,氮族元素N=5，8-N=3。第一个元素N也不遵从8-N法则，而以叁键形成双原子分子NN。,氮族其余元素符合8-N法则。P、As(以及金属元素Sb、Bi)都有多种同素异构体，但每个原子都有3个较近的原子配位。右图是正四面体形的P4或As4:,.,C、Si（Ge、Sn）：,碳族元素N=4，8-N=4。C、Si及金属元素Ge、Sn都有同素异构体，不过它们都有4配位金刚石型结构:,金刚石型结构,.,碳还有石墨型和球烯型结构。石墨虽有不同晶型，但层形分子中C都是sp2杂化，由于离域大键的存在，层上的成键不遵从8-N法则；球烯也不遵从8-N法则：,石墨结构(红、灰色球均为C),C60,.,B,硼族元素只有B是非金属，N=3，8-N=5。单质硼存在多种晶型，已知有16种以上的同素异构体，其中3种晶体含B12二十面体，这是硼化学中非常重要的基本结构单元:,.,通常，两个特定原子间的键焓随键级增加而增加，但变化的灵敏程度却不同。由此可以解释许多共价分子稳定存在的构型。,想一想,.,键焓随键级的变化（单位：kJ.mol-1)：,.,.,二、非金属元素单质的物理性质,.,三、非金属单质的化学性质规律,F2(Cl2)分解H2O，强氧化剂,在OH-(aq)中歧化的非金属单质分布在下列区域：(见右),折形分界线两旁的元素Zn、B、Al、Si、Ge、As可置换OH-(aq)或熔碱中的氢,非金属单质被浓HNO3氧化，还原产物为NO。,.,四、分子型氢化物,p区元素的常见氢化物,NH3、H2O、HF的沸点在同族元素中反常高(为什么？),(2)热稳定性；(3)还原性；(4)酸碱性变化规律？,.,(2)热稳定性,(3)还原性,(4)酸碱性,.,五、含氧酸,(1)结构,第二周期的H3BO3、H2CO3、HNO3：中心原子的杂化态sp2，平面三角形；分子中可能存在大键。,第三至五周期的含氧酸：中心原子的主要杂化态sp3；分子构型四面体形。,第五周期的原酸HSb(OH)6、Te(OH)6、H5IO6：中心原子的杂化态sp3d2，分子构型变形八面体。,.,(2)酸碱性及酸强度,含氧酸的水溶液都呈酸性。(HO)mROn的酸强度的决定因素：非羟基氧原子个数的多少n越大，酸性越强；R的离子势大小越大，酸性越强。,(3)氧化还原性（情况复杂）,同族从上下，最高价含氧酸的氧化性呈锯齿形上升变化。其中：第二周期特殊，第四、六周期不规则性，而以第四周期p区中间横排元素含氧酸的氧化性最强。同一元素形成的不同价态的含氧酸，低氧化态的稀酸比高氧化态的稀酸氧化性强。(见12章),.,六、含氧酸盐的性质,（1）溶解性（2）水解性（3）热稳定性不同的含氧酸盐上述性质有差别。,.,七、p区元素的某些特殊性,（1）第二周期元素配位数最高为4；（2）第二周期元素2p-2p较强，易形成多重键；而第三周期及其以下的元素，以单键为主；（3）C的自相成键能力最强；O、F的成键能力强；B、Al、Si等有高度的亲氧性；晶态B及硼的氢化物表现出缺电子、多面体的习性；（4）惰性电子对效应6s2电子对不易成键（5）第四周期p区中间横排元素含氧酸的氧化性最强；（6）低熔合金区元素,ZnGaGeAsCdInSnSbHgTlPbBi,.,p区元素部分课堂测验题,1、请用化学或电化学方法，列举出六种以上不同类型的产生H2、或制取H2的方法，并写出反应方程式。,2、各举一例，说明K2S2O8、PbO2、NaBiO3的强氧化性，并写出反应方程式。(1)将低价铅、铋转变为高价，一般在什么介质中进行？(2)强氧化剂通常用什么酸作酸化介质？,（1）计算说明：氮以N2稳定存在；而磷以P4为稳定。（2）以上例为基础，讨论第二周期元素与第三周期元素成键的差异性。,.,4、解释：H2SO4是高沸点酸，而HNO3是低沸点酸。氧化性：H2SO3(稀)H2SO4(稀)；H2SO4(浓)H2S