当前课程知识点：大学化学 > 第十一章 元素与生命化学概论 > 无机元素化学-p区元素 > Video
下面我们开始介绍
p区元素
p区元素包括
ⅢA族到ⅦA族
外加一个0族
它们的价电子层结构
ns2np1-6
包括B,Al,Ga,In,Tl
C,Si,Ge,Sn,Pb等等
首先介绍一个硼族元素
硼族元素包括
B,Al,Ga,In,Tl
B和Al常见的化合价为+3
In和Tl
常见的化合价为+1和+3
硼族元素的最大特点
是缺电子性
首先我们看一下
硼酸
硼酸的结构比较有特点
每个硼原子采取sp2杂化
分子间存在氢键
黑球代表的是O
红球代表H
蓝球代表的是B
每个B分别和三个O相连
成为平面三角形
层与层之间呢
是以分子间作用力相结合
硼酸在水溶液呈
酸性的原因
并和其它酸不一样
其它酸在水溶液中
解离出H+的
我们把它叫做酸
而硼酸不是这样
它在水溶液中
是跟水中的羟基结合
放出一个H+
不是电离
所以说硼酸的酸性呢
是跟其它酸不一样
它也是一元酸
酸性比较弱
它的Ka常数
等于5.8×10-10
对于硼酸来说
加入多羟基化合物
可以增加它的酸性
硼的另外一个
常见化合物叫硼砂
硼砂的分子式呢有两种写法
通常硼砂的用处
一般用于皮肤粘膜消毒的
防腐剂
另外也可以用来制造
高耐久性的硼砂玻璃
比如说我们的烧杯
一般来说
它可以耐骤冷骤热
通常是硼硅玻璃
下面我们来介绍IVA族
碳族元素
碳族元素以C元素为特例
我们把C元素的几种
同素异形体进行介绍
首先介绍C的单质的
最有名的物质金刚石
每个C原子
采取sp3杂化
那么键角
按照杂化轨道理论来说
它是109°28′
形成的金刚石的 这是晶体
具有非常好的光泽
同时由于它采取sp3杂化
形成的是四面体的
晶体结构
是原子晶体
具有很好的强度
C的另外一种
同素异形体是石墨
石墨当中
每个C采取sp2杂化
那么
每个C分别和
三个C原子相连
形成一个六角形的
蜂窝状的环形
然后C和C之间
无限排下去之后
就形成了一个大致的
网状的石墨结构
在石墨当中
层与层之间
是以范德华力相结合
那么
石墨的粉末呢
我们可以看它是这样
由于石墨的结构
是层与层之间
是以范德华力相结合
那么我们看到铅笔呀
或者是一些石墨
划它一下就可以掉一层
因为它的力比较弱
这也是石墨的一个特点
下面我们介绍一下
C的另外一种同素异形体C60
也叫富勒烯
C60是一个比较有名的
足球烯分子
它的结构非常像一个足球
那么每一个富勒烯
一个分子当中有60个C
组成了这样一个
球形的分子
分子的直径是0.71nm
其中在C60当中
每个C采取的是
sp2.28杂化
介于平面三角形sp2杂化
和sp3杂化的那个正四面体之间
第三个特点
C60它的球面
是由12个正五边形
和20个正六边形
构成的笼状32面体
C的另外一种同素异形体
叫碳纳米管
碳纳米管是目前
在C这个家族当中
比较活跃的一个分子
碳纳米管的结构特点
层间距离为0.34nm
这是指多壁碳纳米管
每一层和每一层之间
是0.34nm
管的直径通常为2~20nm
根据它的制备特点
有的管直径粗
有的管直径小
碳纳米管具有
特殊的力学和电学性质
这个碳纳米管的结构呢
非常的奇特
也有很多人说
为什么C能形成碳纳米管
Si目前为止
就形成纳米管 没有C那么容易呢
有的人说
是因为C它有石墨层状结构
那么同一层
这个像一片的碳膜
可以弯曲起来之后
可以组成一个
碳纳米管式的物质
石墨烯是碳家族的
另外一种单质碳
它的结构
可以看作是石墨的单层
实际上 石墨烯呢
就是用把石墨
在透明胶上
在一定条件下粘下来一层
我们把它叫做石墨烯
那么石墨烯呢是被剥离的
单层石墨分子
具有稳定的
苯六元环的结构
这是二维的
当然也可以翘曲成零维的
像我们刚才讲过的
C60这样的富勒烯
还可以卷成一维的
碳纳米管
还有人可以说
堆垛成为三维的石墨
就是把石墨烯
一层一层的连接起来
用范德华力
就得到了三维的石墨
因为它跟石墨的结构
非常相似
所以具有良好的
导电性和力学性能
下面介绍碳族元素的
第二个元素 硅
Si单质可以和NaOH反应
生成Na2SiO3
放出H2
Si可以跟F2作用
生成SiF4
通常Si不溶于酸
比如说
盐酸、硫酸、硝酸
但是它可以和HF作用
下面我们看一下
Si的氧化物
SiO2
可以和HF作用
生成SiF4和H2O
另外SiO2
也可以和Na2CO3作用
生成Na2SiO3
放出CO2
SiO2
通常我们叫做水晶
这是自然界
比较纯的水晶的图片
下面介绍一下
硅酸和硅酸盐
硅酸的写法呢比较多
原硅酸按照它的+4价
我们可以写成H4SiO4
失去一个水
在常温常压下
比较稳定的呢
是以偏硅酸的形式存在
还有一种就是多硅酸
多聚硅酸
通常基本骨架
都是硅氧四面体
它的对应的盐
最常见的是硅酸钠
就是Na2O和SiO2
它的比例可以不是一比一
叫做硅酸钠
另外呢 常见的硅酸钠的盐类
叫泡沸石
那么它们的组成
是硅、铝、钠的一个复盐
下面介绍一下氮族元素
在氮族元素中
氮的氢化物：氨
是最有名的一个分子
它常见的制备方法有两种
一种是工业制法
我们把它叫做合成氨
1916年Haber F.因发现了
合成氨这样一个反应
而获诺贝尔奖
另外一种方法
是实验室制法
用NH4Cl和Ca(OH)2作用
可以得到NH3
NH3常见的反应的是
氧化反应
NH3跟纯氧反应
可以得到N2和H2O
如果NH3在空气中燃烧
可以得到NO和H2O
N的化合价非常丰富
有+1,+2,+3,+4,+5
所以它常见的氧化物
也特别丰富
有N2O
NO,N2O3
NO2
N2O4和N2O5
那么在N的氧化物当中
比较有意思的是NO
它可以治疗哮喘和关节炎
抵御肿瘤
并且发现它
还可以杀死一些细菌
和寄生虫
三位美国药理学家
因发现NO的药理作用
而获得1998年的
诺贝尔医学奖
下面我们介绍一下
亚硝酸及其盐
HNO2不稳定
可以分解生成
NO
NO2
这是HNO2的结构
其中N采取的是sp2杂化
那么HNO2及其盐
既具有氧化性
又具有还原性
通常以氧化性为主
原因我们看一下
在HNO2当中N的化合价
N的化合价是+3价
它可以升高变成+5价
也可以降低
所以
HNO2及其盐
它们的化学性质就比较活泼
下面看一下
HNO3及其盐
这是HNO3的结构
其中N采取sp2杂化
在HNO3当中
N和三个O
除了形成一个
平面三角形的结构
还存在一个
π34
与此对应
这是NO3-的结构
在NO3-当中
N采取的是sp2杂化
那么它一个N和三个O
还形成了一个
π46
下面我们介绍
氧族元素
首先看一下O3
三个O原子构成的
O3分子
它的物理性质
有鱼腥味的淡蓝色气体
三个O原子
形成一个角型结构
键角是116.8°
那么在三个O原子当中
其中中心的O
采取的是sp2杂化
形成了一个
π34
通常制取O3的方法
一般用臭氧发生器
通过O2两边加一个高压电
就可以产生O2和O3
这是臭氧发生器的示意图
从上面的管路进入O2
然后在高压电的作用下
可以产生O3气体
另外一种方法
O2在光照的条件下
可以生成O3
下面我们介绍一下
H2O2
这是H2O2的结构
它像一本书翻页
这书的那个折页上
有两个O原子
这一页上H和O相连
在另外一页上
O和另外一个H相连
这是一个
比较有意思的结构
那么H、O和O
这个键角是96.52°
其中
每一个O都采取的是
sp3杂化
H2O2呈弱酸性
不稳定
在空气中就可以分解
生成O2和H2O
S的氧化物
通常有SO2
和SO3
上面的分子是
SO2的结构式
其中S采取的是sp2杂化
S跟两个O原子
形成了一个
π34
下面的分子是
SO3的结构
其中
中心的S原子
依然采取的是sp2杂化
S原子跟另外的三个O原子
形成了一个
π46
下面我们介绍一下
硫酸盐中常见的胆矾
CuSO4·5H2O
它呢 在脱水的过程中呢
比较有特点
首先我们看一下
一个Cu在和四个H2O进行配位
还有一个桥连的H2O
最右面的是一个SO42-
在脱水的时候呢
根据温度的不同
是分步脱去的
第一步脱去两个H2O
第二步又脱去两个H2O
第三步脱去最后一个H2O
得到了白色CuSO4粉末
下面我们介绍一下卤素
卤素在周期表中
属于VIIA族
包含的元素有
F、Cl、Br、I、At
但是它常见的化合物
我们看一下
最典型的是氯酸盐
那么KClO3
在MnO2的作用下
分解可以得到
KCl和O2
如果是KClO3在
小火加热的条件下
就是微热的条件下
可以得到KClO4
和KCl
发生歧化反应
那么由于KClO3
有这样一个特性
所以它常
与各种易燃物混合
发生撞击、爆炸、着火
比如说我们
生活中常见的火柴
火柴头当中
就是用的KClO3
然后再加上
助燃和引燃剂
就构成了一个火柴头
最后我们介绍一下
p区元素的含氧酸
它具有一些通性
首先看一下
卤素含氧酸的命名和结构
卤素含氧酸的命名
由于卤族元素它的化合价
比较丰富
通常是+1,+3,+5,+7
那么根据它的化合价
我们的命名分别为
次、亚、正、高
也就是+1价的叫次卤酸
+3价的亚卤酸
+5价的
我们通常叫做卤酸
比如说HClO3
+7价的
叫做高卤酸
比如说HClO4
这是它们的化合价
和命名的关系
结构
卤素的含氧酸根
它们的电子结构
都是四面体
分子结构不是一样的
我们看
对于高卤酸
它的电子结构是四面体
分子结构也是四面体
但是卤酸
它的电子结构是四面体
分子结构是三角锥
亚卤酸
电子结构是四面体
分子结构式V字形
次卤酸
电子结构呢仍然是四面体
但是它在分子结构呢
是直线型
这是卤素含氧酸的特点
下面我们介绍一下
含氧酸的酸性
在p区元素当中
含氧酸通常可以
写成m个羟基
n个O
其中R代表中心原子
那么含氧酸的酸性
通常跟非羟基氧的个数n
还有羟基氧m有关
比如说我们看一下
次氯酸、亚氯酸
氯酸和高氯酸
它们的非羟基氧的个数
分别为0,1,2,3
也就是说含氧酸当中
非羟基氧的个数越大的时候
它对中心原子的
电子云吸引越大
导致羟基氧的吸引力也大
那么羟基中的H
就越容易放出
羟基中的H就越容易放出
那么含氧酸的酸性
就越来越大
那么我们可以看
从次氯酸到高氯酸
非羟基氧的个数
依次增大
那么羟基氧的个数呢
都是一个
酸性 高氯酸最大
次氯酸最小
这样一个规律呢
我们可以总结一下
通常对于p区元素
氢氧化物它的含氧酸的
酸性的解释
就非羟基氧的原子数越多
中心原子电荷数越高
中心对羟基氧的吸引力越大
导致羟基中的氢容易放出
酸性增大
下面我们介绍一下
p区元素
含氧酸盐的热稳定性
通常我们可以分成三类
第一类是同一种含氧酸
及其盐的热稳定性
通常是
正盐＞酸式盐＞酸
比如说
Na2CO3属于正盐
它的热稳定性
大于NaHCO3
大于H2CO3
第二类是同种酸根的
含氧酸盐的热稳定性
酸根相同
那么对于盐来说
碱金属的大于碱土金属
大于过渡金属
大于铵盐
这是同一酸根的热稳定性
另外
同一族金属离子
含氧酸盐的热稳定性
有这样一个规律
从上到下
热稳定性依次增强
比如说
IIA族的碳酸盐
BaCO3的热稳定性
大于SrCO3
大于CaCO3
大于MgCO3
以上是p区的这几个特性
有关p区元素的知识
我们就介绍到这里
谢谢
-1.1 不一样的大学化学
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-1.2 化学体系的建立
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-1.3 应该了解的化学
--Video
-1.4 课程学习的必要准备
--Video
-第一章 绪论--第一章 习题
-2.1 物质的聚集状态—物质的相与相变
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-2.1 物质的聚集状态—气体—理想气体与实际气体
--Video
-2.1 物质的聚集状态—气体—实际气体的状态方程
--Video
-2.1 物质的聚集状态—液体
--Video
-2.1 物质的聚集状态—固体—单晶多晶与非晶结构；晶体的宏观性质
--Video
-2.1 物质的聚集状态—固体—晶体的对称性
--Video
-2.1 物质的聚集状态—等离子体
--Video
-2.1 物质的聚集状态—液晶
--Video
-2.1 物质的聚集状态—等离子、液晶与平板显示技术
--Video
-2.2 溶液的性质—溶液的特点与分类
--Video
-2.2 溶液的性质—气体、液体和固体的溶解
--Video
-2.2 溶液的性质—非电解质稀溶液的依数性—饱和蒸气压降低
--Video
-2.2 溶液的性质—非电解质稀溶液的依数性—稀溶液的沸点升高
--Video
-2.2 溶液的性质—非电解质稀溶液的依数性—溶液的凝固点降低
--Video
-2.2 溶液的性质—非电解质稀溶液的依数性— 溶液的渗透压
--Video
-2.2 溶液的性质—非电解质稀溶液的依数性—反渗透现象
--Video
-第二章 物质的聚集状态与溶液的性质--第二章习题
-3.1原子核外电子运动的描述-原子结构理论的发展
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-3.1原子核外电子运动的描述-核外单电子运动的量子化模型
--Video
-3.1原子核外电子运动的描述-电子运动的特点
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-3.2电子运动的波函数与原子轨道- 电子运动的波函数与原子轨道
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-3.2电子运动的波函数与原子轨道-量子数的取值与原子轨道
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-3.2电子运动的波函数与原子轨道-自旋量子数的取值原则
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-3.3核外电子排布-多电子原子核外电子运动的描述
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-3.3核外电子排布-基态原子核外电子的排布
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-3.4元素周期律-元素周期律与元素周期表
--Video
-3.4 元素周期律-元素性质的周期性
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-3.4元素周期律-电子结构与元素性质
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-第三章 原子结构与元素周期律--第三章 小论文
-第三章 原子结构与元素周期律--第三章 习题
-4.1 离子键理论—离子键理论
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-4.1 离子键理论—离子键价键构型
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-4.1 离子键理论—离子半径与离子晶体的结构
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-4.2 共价键理论—经典路易斯理论
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-4.2 共价键理论—现代价键理论
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-4.2 共价键理论—共价键的性质
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-4.3 杂化轨道理论—杂化轨道的理论要点
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-4.3 杂化轨道理论—杂化轨道类型（一）
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-4.3 杂化轨道理论—杂化轨道类型（二）
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-4.3 杂化轨道理论—不等性杂化轨道理论
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-4.4 价层电子对互斥理论（VSEPR）I
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-4.4 价层电子对互斥理论（VSEPR）II
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-4.5 分子轨道理论-分子轨道的建立
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-4.5 分子轨道理论-分子轨道能级图
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-4.5 分子轨道理论-异核双原子分子和离子
--Video
-4.6 分子间作用力-分子的极性
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-4.6 分子间作用力-分子间作用力
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-4.7 氢键
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-第四章 分子结构与化学键理论--第四章 小论文
-第四章 分子结构与化学键理论--第四章 习题
-5.1 配合物的基本特征-配合物的形成
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-5.1 配合物的基本特征-配合物的命名规则
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-5.2 配合物的化学键理论-配位学说
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-5.2 配合物的化学键理论-配合物价键理论
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-5.2 配合物的化学键理论-晶体场理论
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-5.3 配合物化学键理论的应用-配合物的几何异构现象
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-5.3 配合物化学键理论的应用晶体场理论的应用（一）
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-5.3 配合物化学键理论的应用晶体场理论的应用（二）
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-第五章 配位化学概论--第五章 习题
-6.1化学反应中的能量变化-化学热力学基本概念(一)
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-6.1化学反应中的能量变化-化学热力学基本概念(二)
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-6.1化学反应中的能量变化-热力学第一定律
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-6.1化学反应中的能量变化-恒温与恒压热效应(一)
--Video
-6.1化学反应中的能量变化-恒温与恒压热效应(二)
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-6.1化学反应中的能量变化-反应进度
--Video
-6.1化学反应中的能量变化-热化学方程式与盖斯定律(一)
--Video
-6.1化学反应中的能量变化-热化学方程式与盖斯定律(二)
--Video
-6.1化学反应中的能量变化-标准摩尔反应热的计算(一)
--Video
-6.1化学反应中的能量变化-标准摩尔反应热的计算(二)
--Video
-6.2 化学平衡-可逆反应与平衡常数
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-6.2 化学平衡-化学平衡的规则
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-第六章 化学反应中的能量变化与化学平衡--第六章 习题
-7.1 自发过程与自发反应（一）
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-7.1 自发过程与自发反应（二）
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-7.2 熵与热力学第二定律—熵
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-7.2 熵与热力学第二定律—熵与Entropy
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-7.2 熵与热力学第二定律—热力学第二定律
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-7.3 热力学第三定律与与孤立系统熵判据—热力学第三定律
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-7.3 热力学第三定律与与孤立系统熵判据—孤立系统熵判据
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-7.4 吉布斯自由能判据-吉布斯自由能（一）
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-7.4 吉布斯自由能判据-吉布斯自由能（二）
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-7.4 吉布斯自由能的判据—标准吉布斯自由能的计算
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-7.4 吉布斯自由能的判据—反应方向的标准吉布斯自由能判据
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-7.4 吉布斯自由能的判据—非标准状态下自发反应方向性的判据
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-7.4 吉布斯自由能判据—吉布斯-亥姆霍兹方程
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-7.5 化学反应方向的影响因素—勒夏特列原理与化学反应的方向（一）
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-7.5 化学反应方向的影响因素—勒夏特列原理与化学反应的方向（二）
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-7.5 化学反应方向的影响因素—温度、压力对化学反应方向的影响实例（一）
--Video
-7.5 化学反应方向的影响因素—温度、压力对化学反应方向的影响实例（二）
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-第七章 化学反应的方向--第七章 小论文
-第七章 化学反应的方向--第七章 习题
-8.1 化学反应速率-化学反应的方向与反应速率
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-8.1 化学反应速率-化学反应速率的表示方式
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-8.2 化学反应的速率方程-化学反应的速率方程的建立（一）
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-8.2 化学反应的速率方程-化学反应的速率方程的建立（二）
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-8.2 化学反应的速率方程-化学反应级数与速率方程
--Video
-8.2 化学反应的速率方程-化学反应级数与速率方程-一级反应速率方程
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-8.2 化学反应的速率方程-化学反应级数与速率方程-二级反应速率方程
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-8.3 浓度和温度对化学反应速率的影响-温度对化学反应速率的影响
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-8.3 浓度和温度对化学反应速率的影响-碰撞理论（一）
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-8.3 浓度和温度对化学反应速率的影响-碰撞理论（二）
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-8.3 浓度和温度对化学反应速率的影响-过渡态理论（一）
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-8.3 浓度和温度对化学反应速率的影响-过渡态理论（二）
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-8.4 催化剂对化学反应速率的影响
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-第八章 化学动力学基础--第八章 习题
-9.1 酸碱平衡—酸碱定义（一）
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-9.1 酸碱平衡—酸碱定义（二）
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-9.1 酸碱平衡—水的解离平衡
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-9.1酸碱平衡—弱酸、弱碱的解离平衡（一）
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-9.1酸碱平衡—弱酸、弱碱的解离平衡（二）
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-9.1酸碱平衡—弱酸、弱碱的解离平衡（三）
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-9.1 酸碱平衡—同离子效应
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-9.1 酸碱平衡—缓冲溶液（一）
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-9.1 酸碱平衡—缓冲溶液（二）
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-9.1 酸碱平衡—缓冲溶液（三）
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-9.2 配位平衡—配合物的解离平衡
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-9.2 配位平衡—配合物解离平衡的移动
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-9.3 沉淀溶解平衡—溶度积常数
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-9.3 沉淀溶解平衡—溶度积规则（一）
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-9.3 沉淀溶解平衡—溶度积规则（二）
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-第九章 酸碱平衡与沉淀溶解平衡--第九章 习题
-10.1 氧化还原反应方程式配平
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-10.2 原电池与电极电势—原电池
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-10.2 原电池与电极电势—电极电势（一）
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-10.2 原电池与电极电势—电极电势（二）
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-10.3 影响电极电势的因数—能斯特方程—浓度或分压对电池电动势的影响（一）
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-10.3 影响电极电势的因数—能斯特方程—浓度或分压对电池电动势的影响（二）
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-10.3 影响电极电势的因数—能斯特方程—浓度或分压对电极电势的影响
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-10.4 电极电势的应用—判断氧化还原反应的方向性
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-10.4 电极电势的应用—判断元素的氧化还原能力
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-10.4 电极电势的应用—判断氧化还原反应进行的程度
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-10.4 电极电势的应用—元素电势图及其应用（一）
--Video
-10.4 电极电势的应用—元素电势图及其应用（二）
--Video
-10.4 电极电势的应用—金属的电化学腐蚀与防护
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-第十章 氧化还原反应与电化学基础--第十章 小论文
-第十章 氧化还原反应与电化学基础--第十章 习题
-无机元素化学-s区元素
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-无机元素化学-p区元素
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-无机元素化学-过渡元素
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-生命化学概论-生命有机化合物官能团
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-生命化学概论-生命元素-碳
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-生命化学概论-生命元素-氧
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-生命化学概论-蛋白质
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-生命化学概论-核酸
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-生命化学概论-糖
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-生命化学概论-金属酶与金属蛋白
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-生命化学概论-药物
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-第十一章 元素与生命化学概论--第十一章 习题
-纳米科学与化学-自然界中的纳米现象
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-纳米科学与化学-微观结构与仿生
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-纳米科学与化学-纳米结构的观察
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-纳米科学与化学-纳米结构与特殊浸润性
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-化学与材料-材料科学领域中的化学问题
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-化学与材料-正渗透与水处理技术
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-化学与材料-相变材料（一）
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-化学与材料-相变材料（二）
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-化学与材料-范德华力与二维材料
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-第十二章 化学与现代科学--第十二章 习题
-大学化学期末考试
