无机化学第二十一章铝族锗分族

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1、第21章p区金属21-1p区金属概述21-2铝镓分族21-3锗分族21-4锑和铋21-5钋（自学）21-6p区金属6s2电子的稳定性思考题习题21-2铝镓分族21-2-1铝及其化合物21-2-2周期表中的对角线关系21-2-3镓分族21-3锗分族21-3-1锗、硒、铅的存在和冶炼（自学）21-3-2锗、硒、铅的单质21-3-3锗、硒、铅的化合物21-4锑和铋21-4-1锑、铋的单质21-4-2锑、铋的化合物21-6p区元素6s2电子的稳定性p区各主族元素由上至下与族数相同的高氧化态的稳定性依次减小，比族数小2的低氧化态最为稳定。一般认为是由于ns2电子对不易参加成键，特别

2、不活泼，常称为“惰性电子对效应”。如：Bi(V)、Pb(IV)、Tl(III)、Hg(II)的氧化性比其相应的：Bi(III)、Pb(II)、Tl(I)、Hg(0)要强得多。如：NaBiO3、PbO2能把Mn2+、氧化为MnO4-,Tl2O3能把HCl氧化成Cl2,Hg2+能把Sn2+氧化成Sn4+。关于原因有现在有好多方面的讨论，对于我们现在来说并非重点，因此不做讲述。p区金属概论p区金属包括Al、Ga、In、Tl、Ge、Sn、Pb、Sb、Bi和Po。与s区金属元素相似，p区同族金属元素从上到下原子半径逐渐增大，失电子趋势逐渐增大，元素的金属性逐渐增强。但总的看来，p区

3、金属元素的金属性较弱，部分金属如Al、Ga、In、Ge、Sn和Pb的单质、氧化物及其水合物均表现出两性，它们在化合物中还往往表现出明显的共价性。相对而言，Tl、Pb和Bi的金属性较强。十种元素中，Po为放射性元素。p区金属元素的价电子构型为ns2np1~4，内层为饱和结构。由于ns、np电子可同时成键，也可仅由电子参与成键，因此它们在化合物中常有两种氧化态，且其氧化值相差为2。p区金属元素的高价氧化态化合物多数为共价化合物，低氧化态的化合物中部分离子性较强。另外，大部分p区金属元素在化合物中，电荷较高，半径较小，其盐类在水中极易水解。p区金属概论元素性质AlGaInTlG

4、eSnPb原子半径/pm125125150155122140154离子半径/pmM4+537184M3+51628195M+81147第一电离势KJ/mol577.4578.8588.1589.1762.2708.4715.4第二电离势1816.11979182019701537.41411.31449.9第三电离势2744.82963270428753301.929423081电负性1.611.811.782.042.011.962.33标准电极电势M3++3e-M-1.076-0.56-0.338+0.72M++e-M-0.336M2++2e-M-0.15-0.

5、136-0.126p区金属概论元素的氧化态电子构型氧化态Al[He]3s23p1+3Ga[He]4s24p1+1,+3In[He]5s25p1+1,+3Tl[He]6s26p1+1,+3Ge[He]4s24p2+2,+4Sn[He]5s25p2+2,+4Pb[He]6s26p2+2,+4铝及其化合物一、单质铝的冶炼及性质1.铝的冶炼从铝土矿出发制取金属铝，一般要经过Al2O3的纯制和Al2O3的熔融电解两步。2.铝的性质Al为银白色，质软、轻而富有延展性的金属。铝的密度小，延展性、导电性、导热性好，有一定的强度，又能大规模地生产，所以铝及其合金被广泛地用于电讯器材、建筑设

6、备、电器设备的制造以及机械、化工和食品工业中。大量铝用于制造轻质合金或新的金属复合材料，用于汽车、飞机、火箭以及宇航飞行器的制造。由于铝是光和热的良好反射体，可以用它制反射望远镜中的镜子。铝粉用于冶金，制油漆、涂料和焰火等。铝及其化合物（1）铝的亲氧性铝与氧反应的自发性程度很大，铝一接触空气表面立即氧化，生成一层牢固的氧化膜而耐腐蚀。铝能夺取化合物中的氧且放出大量的热，致使反应时不必向体系供热。如Al2O3粉与铝粉的反应，用引燃剂点燃后，反应即猛烈进行，放出的热可使铁熔化。故铝是冶金上常用的还原剂，在冶金学上称为铝热法。（2）铝的两性铝既能溶于稀盐酸和稀硫酸中，也易溶于强

7、碱中：2Al(s)+6H+(aq)==2Al3+(aq)+3H2(s)2Al(s)+2OH-(aq)+6H2O(l)==2Al(OH)4-(aq)+3H2(g)铝及其化合物二、铝的氧化物及其水合物（1）、三氧化二铝Al2O3有多种变体，其中最为人们所熟悉的是－Al2O3和－Al2O3它们是白色晶形粉末。自然界存在的刚玉为－Al2O3。它也可以由金属铝在O2中燃烧或者灼烧Al(OH)3和某些铝盐[Al(NO3)3、AlCl3]而得到。－Al2O3的晶体属于六方紧密堆积构型，由于这种紧密堆积结构，加上晶体中Al3+离子与O