Question

【題目】砷化鎵是繼硅之后研究最深入、應(yīng)用最廣泛的半導(dǎo)體材料�；卮鹣铝袉栴}：

（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)和佛點(diǎn)，分析其變化規(guī)律及原因：_________________。

鎵的鹵化物	GaI3	GaBr3	GaCl3
熔點(diǎn)/℃	77.75	122.3	211.5
沸點(diǎn)/℃	201.2	279	346

GaF3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/cm3(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 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

【解析】（1）Ga是第31號(hào)元素，其核外電子排布為：[Ar]3d104s24p1。As是第33號(hào)元素，核外電子排布為[Ar]3d104s24p3，所以其4p能級(jí)上有3個(gè)單電子。

（2）同周期由左向右元素的第一電離能逐漸增大，但是As是p能級(jí)的半滿穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，所以第一電離能反常增大，所以第一電離能的順序?yàn)椋?/span>As>Se>Ga。同周期元素由左向右電負(fù)性增強(qiáng)，所以電負(fù)性順序?yàn)?/span>：Se>As>Ga。

（3）根據(jù)三種化合物的熔沸點(diǎn)（都比較低）得到，三種化合物的晶體類型應(yīng)該都是分子晶體。分子晶體的熔沸點(diǎn)，一般比較其分子間作用力（明顯三個(gè)分子不可能存在氫鍵）。經(jīng)驗(yàn)規(guī)律為：結(jié)構(gòu)相似，分子量越大，分子間作用力越大，熔沸點(diǎn)越高。所以，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的熔點(diǎn)超過1000℃，根據(jù)上述熔點(diǎn)數(shù)據(jù)，得到GaF3的晶體類型應(yīng)該是離子晶體。

（4）由圖示，每個(gè)鎵原子與4個(gè)氧相連，所以配位數(shù)為4。草酸根中的碳原子，形成了一個(gè)碳氧雙鍵，所以是sp2雜化。

（5）晶胞中Ga原子位于8個(gè)頂點(diǎn)和6個(gè)面心，所以Ga有：8×+6×=4個(gè)，As都在晶胞內(nèi)也有4個(gè)，所以晶胞質(zhì)量為。晶胞邊長為0.565nm=0.565×10-7cm，晶胞體積為邊長的立方，晶胞質(zhì)量除以晶胞體積得到晶胞密度，所以為：。