非金屬與非金屬材料課件

第六章非金屬元素與無機非金屬材料如第3周期氯化物熔點依次：高——低正離子元素NaMgAlSiPS電荷+1+2+3+4+5+6離子的半徑—————依次變小離子的極化力—————依次增強Cl-被極化程度

—————依次增大氯化物鍵型離子鍵—————共價鍵晶型離子晶體————分子晶體熔點高————————低10⑶解釋：

包括兩種情況：

①熱分解,如:2HgO→2Hg+O2

②置換，如:2Al+Fe2O3→Al2O3+2Fe

前者可用ΔfH判斷；后者可用ΔG-T

圖判斷。大多數(shù)氧化物穩(wěn)定,不分解。少數(shù)不活潑金屬氧化物受熱會分解：

2Ag2O→4Ag+O2

鹵素氧化物最不穩(wěn)定，低溫下即分解。16OF2是氟化物3氧化物的穩(wěn)定性

CO2水溶液中，含有大量CO2·H2O，少量H2CO3。

⑴H2CO3的解離：

H2CO3HCO3-H++HCO3-

KΘ1=4.3×10-7H++CO32-

KΘ2=5.2×10-11⑵鹽的溶解度：

①

ⅠA（除Li+），NH4+外皆難溶。18假定溶于水中的CO2

全部轉(zhuǎn)化為H2CO31碳酸及其鹽②易溶鹽的酸式鹽NaHCO3難溶；難溶鹽的酸式鹽Ca(HCO3)2易溶。⑶熱穩(wěn)定性：

正鹽>酸式鹽>酸

如：CaCO3Ca(HCO3)2H2CO3可用熱分解溫度衡量碳酸鹽的穩(wěn)定性。如：ⅡA碳酸鹽BaCO3SrCO3CaCO3MgCO3熱分解溫度/℃1292109884155819

熱分解溫度—碳酸鹽分解出的p(CO2)達到101325Pa時的溫度。此溫度可用熱力學(xué)數(shù)據(jù)計算。①無論濃稀都有氧化性，還原產(chǎn)物很多：N2O、NO、NO2、N2、NH4+等，決定于酸的濃度和還原劑。202硝酸（亞硝酸）及其鹽

⑴HNO3

酸性介質(zhì)中，氧化性為主；

遇強氧化劑，表現(xiàn)還原性。3硫的含氧酸及其鹽

⑴H2SO4

①

濃酸具有氧化性。還原產(chǎn)物多種；

②有鈍化作用,如:TiAlCrFeCoNi

③

沸點(338℃)高,做熱浴，制揮發(fā)酸。⑵硫酸鹽

溶液無氧化性，熱穩(wěn)定性強。22⑶HNO2兼具氧化還原性：

①有氧化性(因含-O-O-)EΘ=2.01V5(NH4)2S2O8+2MnSO4+8H2O—Ag+→2HMnO4+5(NH4)2SO4+7H2O

②穩(wěn)定性差，加熱分解：

(NH4)2S2O8→(NH4)2SO4+SO2+O2(4)亞硫酸鹽

兼具氧化、還原性。主要在堿性介質(zhì)中做還原劑。23⑶過硫酸銨(NH4)2S2O8Na2SO3+Cl2+H2O→Na2SO4+2HClNa2SO3+2KMnO4+2KOH→Na2SO4+2K2MnO4+H2O(5)Na2S2O3

常用的還原劑，用于吸氯：

S2O32-+4Cl2+5H2O→2SO42-+10H++8Cl-用于測I2：

2S2O32-+I2→S4O62-+2I-

EΘ=0.08V242KClO3→2KCl+3O2NH4ClO4→N2+6H2O+4HCl+5O25含氧酸鹽熱穩(wěn)定性的規(guī)律：

酸不穩(wěn)定，對應(yīng)的鹽亦不穩(wěn)定；正鹽>酸式鹽>酸(同一種酸)堿金屬鹽>堿土金屬>過渡金屬>銨

(同一酸根)高氧化值鹽>低氧化值鹽(同一成酸元素)（NaNO3<NaNO2例外）26如:第三節(jié)新型無機非金屬材料簡介一半導(dǎo)體材料

1半導(dǎo)體導(dǎo)電機理——金屬的能帶理論

根據(jù)分子軌道理論（MO法），二相鄰原子的相應(yīng)原子軌道可以組成總數(shù)目相同的分子軌道。金屬晶體中，原子緊密堆積，原子數(shù)目很大，可以組合成很多分子軌道。這些分子軌道間能量差很小,形成了能帶。27如，Na的3s1形成3s能帶：(σ*3s)(σ3s)能量較低的σ3s能帶充滿電子，稱滿帶；σ*3s能帶沒有電子，為空帶，又稱導(dǎo)帶,在滿帶和導(dǎo)帶之間有禁帶。28③禁帶寬度較窄（96-290kJmol-1）電子可在小能量下激發(fā)到導(dǎo)帶，通常不導(dǎo)電。此即半導(dǎo)體。在半導(dǎo)體中，滿帶中一個電子被激發(fā)到導(dǎo)帶，則導(dǎo)帶中有一個負電荷（電子）滿帶中有一個正電荷（空穴）。30電子→正極；

空穴→負極這就是半導(dǎo)體導(dǎo)電。其電導(dǎo)是電子和空穴的電導(dǎo)之和。2半導(dǎo)體種類

⑴單質(zhì)半導(dǎo)體①本征半導(dǎo)體：無雜質(zhì)單晶。需高能量激發(fā)電子，電子和空穴數(shù)目相等。31在電場中：②雜質(zhì)半導(dǎo)體：選擇性地摻入雜質(zhì)(單質(zhì)，不化合)如：32n型—Si、Ge中摻入As、P(多一個價電子)

稱施主雜質(zhì)，電子導(dǎo)電；p型—Si、Ge中摻入B、In(少一個價電子)

稱受主雜質(zhì)，空穴導(dǎo)電。雜質(zhì)的軌道能級應(yīng)處于本征半導(dǎo)體禁帶寬度之中。

⑵以半導(dǎo)體的電導(dǎo)-溫度關(guān)系做熱敏電阻，用于測溫；p-n結(jié)中，半導(dǎo)體受光照，電子進入導(dǎo)帶。此時，電子進入n區(qū),空穴進入p區(qū)，35⑶太陽能電池：以半導(dǎo)體的電導(dǎo)-光照關(guān)系做光敏電阻，用于光電控制、靜電復(fù)??；形成電勢差，同時產(chǎn)生電子和空穴——光生伏特效應(yīng)。二超導(dǎo)材料1超導(dǎo)現(xiàn)象及臨界條件①1911年發(fā)現(xiàn)，Hg在4.2K附近,電阻突然消失.金屬的這種特殊狀態(tài)稱超導(dǎo)態(tài)。向超導(dǎo)態(tài)轉(zhuǎn)變的溫度叫超導(dǎo)臨界溫度Tc。36超導(dǎo)態(tài)時，磁感應(yīng)強度也為零，即具有完全的抗磁性。當(dāng)磁場超過Hc時,超導(dǎo)態(tài)被破壞。Hc叫臨界磁場；通過超導(dǎo)體的電流超過Ic后，超導(dǎo)態(tài)也被破壞。Ic叫臨界電流。T>Tc，H>Hc，I>Ic超導(dǎo)態(tài)都被破壞，稱超導(dǎo)體的三大鄰界條件。37三激光材料1激光的特點:

①光源亮度高；②方向性極強;③單色性極好.

2激光的產(chǎn)生:⑴

通常,物質(zhì)的粒子大多處于基態(tài),極少處于激發(fā)態(tài)。激發(fā)態(tài)粒子躍遷回基態(tài)放出熱(非輻射躍遷)和光（輻射躍遷）——自發(fā)輻射；39⑵

若人為地使多數(shù)粒子處于激發(fā)態(tài)——粒子數(shù)反轉(zhuǎn)。

⑶此時，以hν入射此工作物質(zhì)，激發(fā)態(tài)粒子受到激發(fā)而躍遷，輻射出的光子與入射光完全相同——受激發(fā)射。40

由于激發(fā)態(tài)粒子多而起到放大作用。受激發(fā)射所發(fā)出的光——激光。把上述過程持續(xù)下去的裝置——激光器。3激光器種類⑴固體激光器：

激活離子（產(chǎn)生激光的離子）：Cr3+Mn2+Co3+Ni2+Ln3+（Nd3+）；基質(zhì)材料（傳播激光的介質(zhì)）：48

⑴加工：打孔、切割、焊接;四光導(dǎo)材料皮料—低折射率的玻璃；吸收料。43

⑵通訊：方向性、發(fā)散性好，可遠距離傳輸。1光纖的組成：芯料—高折射率，高透光度，不析晶的玻璃；4應(yīng)用：

多組分玻璃光纖；復(fù)合材料光纖；石英光纖（高純度或摻雜）。

光在芯料和皮料界面上全反射，入射光封閉在芯料內(nèi)，經(jīng)過無數(shù)次全反射，鋸齒狀傳播。443.通信原理：2光纖材料：光纜結(jié)構(gòu)圖

⑴

HClO4、H2SO3、H2SO4的酸性;

⑵

Sr(OH)2、Sc(OH)3、Y(OH)3的堿性;

⑶

FeCl3、PCl3、CaCl2的水解性;

⑷

MgCO3、CaCO3、ZnCO3、(NH4)2CO3的熱穩(wěn)定性。45例題：比較并簡單說明下列物質(zhì)的有關(guān)性質(zhì)：⑴酸性：HClO4>H2SO4>H2SO3

成酸元素氧化值高者酸性強。

⑵堿性：Sr(OH)2>Y(OH)3>Sc(OH)3元素R的極化力弱，其ROH堿性強

⑶水解性：PCl3

>FeCl3>CaCl2元素R的極化力弱，鹵化物水解性差

⑷穩(wěn)定性：

CaCO3

>MgCO3>ZnCO3>(NH4)2CO3

元素R的極化力弱，其碳酸鹽穩(wěn)定46

解:完成下列各反應(yīng)方程式：

⑴NaNO2+NaI+H2SO4→

⑵KMnO4+NaNO2+NaOH→

⑶K2Cr2O7+K2SO3+HCl→

⑷Na2S2O3+I2→解：

⑴2NaNO2+2NaI+2H2SO4→2NO