Question

【題目】砷化鎵是繼硅之后研究最深人、應用最廣泛的半導體材料。回答下列問題：

（1）Ga基態原子核外電子排布式為________________,As基態原子核外有__________個未成對電子。

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

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

（4）二水合草酸鎵的結構如圖1所示，其中鎵原子的配位數為__________，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構如圖2所示，晶胞參數為a=0.565nm，砷化鎵晶體的密度為__________g·cm-3(設NA為阿伏加德羅常數的值，列出計算式即可）。

Answer 1

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

【解析】

(1)Ga是31號元素，處于第四周期IIIA族，結合構造原理書寫核外電子排布式；As基態原子核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p3；

(2)同周期主族元素隨原子序數增大第一電離能呈增大趨勢，As原子4p軌道為半充滿穩定狀態，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性增大；

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

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

(5)均攤法計算晶胞中Ga、As原子數目，再計算晶胞質量，晶體密度=晶胞質量÷晶胞體積。

(1)Ga是31號元素，處于第四周期IIIA族，核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p1，As基態原子核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p3，4p軌道3個電子是未成對電子；

(2)同周期主族元素隨原子序數增大第一電離能呈增大趨勢，As原子4p軌道為半充滿穩定狀態，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性增大，故電負性：Se＞As＞Ga；

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

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

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