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p區(qū)元素單質(zhì)的物理性質(zhì)


實驗室k / 2018-07-18

    p區(qū)元素原子外層電子構(gòu)型為ns2np1~6,系周期表中第ⅢA~ⅦA和零族元素。依次稱為硼族、碳族、氮族、氧族、鹵族元素和稀有氣體。其中鎵、銦、鉈、鍺、硒為分散性稀有元素;氮、氖、氬、氪、氙、氧是稀有氣體;釙、砹、氧是放射性元素。

p區(qū)元素單質(zhì)

    表5-3、表5-4分別列出了主族(包括零族)元素單質(zhì)的晶體類型和p區(qū)元素單質(zhì)的主要物理性質(zhì)。

表5-3  主族及零族元素單質(zhì)的晶體類型

ⅠA ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA 0族

H2

分子晶體

           

He

分子晶體

Li

金屬晶體

Be

近于金屬晶體

B

原子晶體

C

金剛石:原子晶體

石墨:層狀結(jié)構(gòu)晶體

N2

分子晶體

O2

分子晶體

F2

分子晶體

Ne

分子晶體

Na

金屬晶體

Mg

金屬晶體

Al

金屬晶體

Si

原子晶體

P

白磷(P):分子晶體;

黑磷(Px):層狀結(jié)構(gòu)晶體

S

斜方硫(S3)、單斜硫(S8):分子晶體;

彈性硫(Sx):鏈狀結(jié)構(gòu)晶體

 

Cl2

分子晶體

Ar

分子晶體

K

金屬晶體

Ca

金屬晶體

Ga

金屬晶體

Ge

原子晶體

As

黃砷(As4):分子晶體;

灰砷(Asx):層狀結(jié)構(gòu)晶體

Se

紅硒(Se):分子晶體;

灰硒(Sex):鏈狀結(jié)構(gòu)晶體

Br2

分子晶體

Kr 

分子晶體

Rb

金屬晶體

Sr

金屬晶體

In

金屬晶體

Sn

灰錫:原子晶體
白錫:金屬晶體

Sb

黃銻(Sb4):分子晶體;

灰銻(Sbx):層狀結(jié)構(gòu)晶體

Te

灰碲:鏈狀結(jié)構(gòu)晶體

I2

分子晶體(具有某些金屬性)

Xe 

分子晶體

Cs

金屬晶體

Ba

金屬晶體

Tl

金屬晶體

Pb

金屬晶體

Bi

層狀結(jié)構(gòu)晶體(近于金屬晶體)

Po

金屬晶體

At

(人工合成元素)

Rn 

分子晶體

表5-4  p區(qū)元素單質(zhì)的主要物理性質(zhì)

元素 原子序數(shù) 密度/g·cm-3 熔點/K 沸點/K

硬度

(金剛石=10)

導電性

(Hg=1)

ⅢA

B

Al
Ga

In

Tl

5

13

31

49

81

2.40

2.70

5.93

7.29

11.85

2300

933

302.9

429.4

576.8

4200

2720

2510

2320

1743

9.3

2.9

1.5

1.2

1.0

 

36.1

1.7

10.6

5.0

ⅣA

 

C

Si

Ge

Sn
Pb

 

6

14

32

50

82

3.51(金剛石)

2.25(石墨)

2.33

5.36

5.77

11.34

>3823

1696

1233

505.1

600.6

5100

 

2953

3163

2960

2024

10(金剛石)

1(石墨)

7

65

2

1.5

 

 

 

0.001

8.3

4.6

ⅤA

N

P

As

Sb

Bi

7

15

33

51

83

1.03

1.83(白)

5.7

6.6

9.8

63.1

317.4

1090(一定壓力下)

903.5

544.5

77.4

553

886(升華)

1910

1853

 

 

3.5

3

2.5

 

 

 

2.5

0.8

ⅥA

O

S

Se

Te
Po

8

16

34

52

84

1.30

2.06

4.82(灰)

6.25

9.20

54.4

392.2

490.6

723

527

90.2

717.8

961

1360

1235

   
ⅦA

F

Cl
Br

I

9

17

35

53

1.11

1.56

3.20

4.93

53.6

172.2

266

386.8

85.3

231.1

331.3

457.7

   
0

He

Ne

Ar

Kr

Xe

2

10

18

36

54

0.15

1.20

1.40

2.15

3.52

0.95

24.45

83.95

116.55

161.16

4.25

27.25

87.45

120.25

166.05

   

    p區(qū)元素的單質(zhì),除金屬外,還有非金屬,以及性質(zhì)介于金屬和非金屬之間的單質(zhì)。因此單質(zhì)的晶體結(jié)構(gòu)變化較大,反映在單質(zhì)的熔點、沸點、硬度、密度和導電性等性質(zhì)的差異很明顯。
    p區(qū)右上方元素的單質(zhì)都是非金屬,如氮、氧、鹵素和稀有氣體等,固態(tài)時是由弱小的分子間力結(jié)合而成的分子晶體,所以熔點和沸點都很低。人們常利用液態(tài)氧、氮、氮或氖作為低溫介質(zhì)。p區(qū)上部元素的單質(zhì),如如金剛石、晶體硅、晶體硼,具有原子晶體或近于原子晶體的結(jié)構(gòu)。整個晶體由共價鍵聯(lián)系著,晶格較牢固,所以熔點和沸點高,硬度大。其中金剛石的沸點(大于3823K)和和硬度是所有單質(zhì)中最高的,可以作切割、鉆探等的硬質(zhì)材料和耐磨材料。P區(qū)左下方元素的單質(zhì)是金屬晶體,由于處在金屬晶體向分子晶體過渡的區(qū)域,所以熔點較低。錫、鉛、鉍等的合金熔點更低,是常用的低熔點合金材料。就導電性而言,p區(qū)左下方元素的單質(zhì)具有良好的導電性,其中導電性最好的是鋁。從左上方方至右下方對角線附近的一些元素的單質(zhì),如硼、硅、鍺、砷、銻、錫、碲等,具有半導體的性質(zhì),其中半導體性能最好的是硅和鍺。
    p區(qū)的一些元素,如如碳、錫、磷、砷、銻、硫、硒等,它們的單質(zhì)存在兩種或兩種以上的晶體結(jié)構(gòu),由于晶體類型不同,其物質(zhì)性質(zhì)有很大差別。例如金剛石和石墨,前者在所有單質(zhì)中是最硬的,后者則較軟,可用作潤滑劑。至于導電性,前者是電的絕緣體,而后者則是電的良導體。


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