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砷、銻、鉍的相似與差異


實驗室k / 2019-03-05

       砷、銻、鉍又叫砷分族,它們次外層的電子結(jié)構(gòu)都是18電子,而與氮、磷次外層8電子的結(jié)構(gòu)不同。砷、銻、在性質(zhì)上表現(xiàn)出更多的相似性。

       砷、、在地殼中的含量不大,它們有時以游離態(tài)存在于自然界中,但主要以硫化物礦存在。例如雄黃(As4S4)、雌黃(As2S3)、砷硫鐵礦(FeAsS)、輝銻礦(Sb2S3)、輝鉍礦(Bi2S3)等。少量砷還廣泛存在于金屬硫化物礦中。我國銻的蘊藏量占世界第一位。

       砷與銻各有黃、灰、黑三種同素異性體,在常溫下穩(wěn)定的是灰砷和灰銻。鉍沒有同素異性體。

       灰砷、灰銻和鉍都有金屬的外形,能傳熱導(dǎo)電,但性脆,熔點低易揮發(fā)。熔點從As到Bi依次降低。在氣態(tài)時,砷、銻、鉍都是多原子分子。砷和銻的蒸氣分子都是四原子分子。加熱到1073K開始分解為As2、Sb2。鉍的蒸氣密度表明,單原子分子和雙原子分子處于平衡狀態(tài)。

       常溫下,砷、銻、鉍在水和空氣中都比較穩(wěn)定,在高溫時能和氧、硫、鹵素反應(yīng)。砷、銻、鉍與鹵素反應(yīng),一般生成三鹵化物,但砷在過量氟存在時生成AsF5;銻在過量氟和氯存在時生成SbF5和SbCl5。

       砷、銻、鉍都不溶于稀酸,但能和硝酸,熱濃硫酸、王水等反應(yīng):

2As+3H2SO4(熱、濃)=As2O3+3SO2↑+3H2O

2Sb+6H2SO4(熱、濃)=Sb2(SO4)3+3SO2↑+6H2O

2Bi+6H2SO4(熱、濃)=Bi2(SO4)3+3SO2↑+6H2O

2As+6NaOH(熔融)=2Na3AsO3+3H2↑

       Sb、Bi不與NaOH作用。

       砷、銻、鉍(包括磷)能與ⅢA族金屬形成GaAs、GaSb、InAs、AlSb等化合物,它們即Ⅲ~Ⅴ族半導(dǎo)體材料。砷分族元素又容易與金屬形成合金,如在鉛中加入銻能使鉛的硬度增加,適用于制造子彈和軸承;熔融的銻或鉍具有在凝固時體積膨脹的特性,可用于制造鑄字合金。鉍、錫、鎘和鉛的一些合金具有低熔點,可用于自動滅火設(shè)備和蒸氣鍋爐的安全裝置上。純鉍可作為熱載體用于核動力反應(yīng)堆。


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