Question

【題目】砷化鎵是繼硅之后研究最深人、應(yīng)用最廣泛的半導(dǎo)體材料。回答下列問題：

（1）Ga基態(tài)原子核外電子排布式為________________,As基態(tài)原子核外有__________個(gè)未成對(duì)電子。

（2）Ga、As、Se的第一電離能由大到小的順序是__________,Ga、As、Se的電負(fù)性由大到小的順序是__________________。

（3）比較下列鎵的鹵化物的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)，分析其變化規(guī)律及原因：________,GaF的熔點(diǎn)超過1000℃，可能的原因是__________________________。

（4）二水合草酸鎵的結(jié)構(gòu)如圖1所示，其中鎵原子的配位數(shù)為__________，草酸根離子中碳原子的雜化軌道類型為__________。

（5）砷化鎵的立方晶胞結(jié)構(gòu)如圖2所示，晶胞參數(shù)為a=0.565nm，砷化鎵晶體的密度為__________g·cm-3(設(shè)NA為阿伏加德羅常數(shù)的值，列出計(jì)算式即可）。

Answer 1

【答案】[Ar]3d104S24p1或1S22S22p63d104S24p1 3 As>Se>Ga Se>As>Ga GaCl3、GaBr3、GaI3的熔沸點(diǎn)依次升高，原因是它們均為分子晶體，相對(duì)分子質(zhì)量依次增大 GaF3是離子晶體 4 sp2 4×145/(0.565×10-7)3NA

【解析】

(1)Ga是31號(hào)元素，處于第四周期IIIA族，結(jié)合構(gòu)造原理書寫核外電子排布式；As基態(tài)原子核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p3；

(2)同周期主族元素隨原子序數(shù)增大第一電離能呈增大趨勢(shì)，As原子4p軌道為半充滿穩(wěn)定狀態(tài)，第一電離能共用同周期相鄰元素的；同周期主族元素自左而右電負(fù)性增大；

(3)GaCl3、GaBr3、GaI3均屬于分子晶體，相對(duì)分子質(zhì)量越大，分子間作用力越強(qiáng)，熔沸點(diǎn)越高；F元素的電負(fù)性很強(qiáng)，GaF3的熔點(diǎn)超過1000℃，可能的原因是GaF3是離子晶體；

(4)Ga原子與周圍4個(gè)O原子形成4個(gè)共價(jià)鍵；草酸根中碳原子形成3個(gè)σ鍵，沒有孤電子對(duì)，雜化軌道數(shù)目為3；

(5)均攤法計(jì)算晶胞中Ga、As原子數(shù)目，再計(jì)算晶胞質(zhì)量，晶體密度=晶胞質(zhì)量÷晶胞體積。

(1)Ga是31號(hào)元素，處于第四周期IIIA族，核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p1，As基態(tài)原子核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p3，4p軌道3個(gè)電子是未成對(duì)電子；

(2)同周期主族元素隨原子序數(shù)增大第一電離能呈增大趨勢(shì)，As原子4p軌道為半充滿穩(wěn)定狀態(tài)，第一電離能大于同周期相鄰元素的，故第一電離能：As＞Se＞Ga，同周期主族元素自左而右電負(fù)性增大，故電負(fù)性：Se＞As＞Ga；

(3)GaCl3、GaBr3、GaI3均為分子晶體，相對(duì)分子質(zhì)量依次增大，分子間作用力增強(qiáng)，GaCl3、GaBr3、GaI3的熔沸點(diǎn)依次升高；F元素的電負(fù)性很強(qiáng)，GaF3的熔點(diǎn)超過1000℃，可能的原因是GaF3是離子晶體；

(4)Ga原子與周圍4個(gè)O原子形成4個(gè)共價(jià)鍵，鎵原子的配位數(shù)為4，草酸根中碳原子形成3個(gè)σ鍵，沒有孤電子對(duì)，雜化軌道數(shù)目為3，草酸根中碳原子的雜化軌道類型為sp2；

(5)晶胞中Ga原子數(shù)目=8×+6×=4、As原子數(shù)目=4，晶胞質(zhì)量=4×g，晶體密度= g/cm3。