元素化学与无机材料第6章中国地质大学（北京）——大学化学联系物质结构基础知识,了解单质和某些化合物熔点、硬度、导电性等物理性质的规律。本章学习要求联系化学热力学基础知识,了解单质氧化还原性规律。联系周期系和电极电势,明确某些化合物的氧化还原性和酸碱性等化学性质的一般规律。掌握配合物的组成、命名。了解配合物价键理论的基本要点以及配合物的某些应用。了解重要金属、金属材料、无机非金属材料及纳米材料的特性及应用。目录6.1单质的物理性质6.2单质的化学性质6.3无机化合物的物理性质6.4无机化合物的化学性质6.5配位化合物6.6无机材料6.1单质的物理性质在目前发现的112种元素中，单质的存在状态各异，有气态、液态和固态三种。思考：单质的物理性质主要与什么因素有关？答：单质的物理性质与它们的原子结构或晶体结构有关。由于原子结构或晶体结构具有一定的规律性，因此单质的物理性质也有一定的规律性。6.1.1熔点、沸点和硬度单质的熔点、沸点和硬度概述单质的熔点、沸点和硬度一般具有相同的变化趋势，即熔点高的单质其沸点一般也高，硬度也较大。第2、3周期元素的单质从左到右，逐渐升高，第四主族的元素最高，随后降低；第4、5、6周期元素的单质从左到右，逐渐升高，第六副族的元素最高，随后总趋势是逐渐降低。即：高熔点、高硬度单质集中在中部，其两侧较低。原因：左→右，金属晶体→原子晶体→分子晶体概念：同素异形体：P（P4）:白P剧毒，红P无毒，黑P热力学最稳定S:（S8、Sx）C:金刚石、石墨、球烯。熔点最高：金刚石单质硬度最大：金刚石熔点、沸点最低：He(He、Ar、N2低温气体,保护气氛）熔点最高：W（3410℃）金属硬度最大：Cr（9.0）（ⅥB）熔点最低：Hg(-38.84℃)1.单质的熔点图6.1单质的熔点(°C)2.单质的沸点图6.2单质的沸点(°C)3.单质的硬度图6.3单质的硬度(莫氏)4.主族元素的晶体类型IAIIAIIIAIVAVAVIAVIIA0H2分子H2分子He分子Li金属Be金属B近原子C金刚石,原子石墨,层状N2分子O2分子F2分子Ne分子Na金属Mg金属Al金属Si原子P分子,层状S分子,链状Cl2分子Ar分子K金属Ca金属Ga金属Ge原子As分子,层状Se分子,链状Br2分子Kr分子Rb金属Sr金属In金属Sn原子,金属Sb分子,层状Te链状I2分子Xe分子Cs金属Ba金属Tl金属Pb金属Bi层状,近金属Po金属AtRn分子附表6.1主族元素的晶体类型5.非金属单质的晶体结构附图6.1非金属单质的分子和晶体结构示意图金属晶体•富勒烯←球烯（26~几百个偶数个C原子）（Fullerne）（1985年发现）（SP2+大π键）其中C60（32面体12个五边形、20个六边形）•1999年浙大制出最大C60单晶，13mm×5mm×4mmC60的发现图6.5C60结构图1996年Kroto,Smalley及Curl三位教授因首先发现C60而荣获瑞典皇家科学院颁发的诺贝尔化学奖。H.W.克鲁托HaroldW.KrotoR.E.史沫莱RichardE.SmalleyR.F.柯尔RobertF.Curl附图6.2发现C60的三位科学家碳的同素异形体金刚石：sp3网格状硬度大石墨：sp2片层状润滑性、导电性C60：类sp2球烯多种优异性能附图6.3碳的同素异形体石墨C60金刚石6.1.2导电性和能带理论1.单质的导电性金属能三维导电，是电的良导体；许多非金属单质不能导电，是绝缘体；介于导体与绝缘体之间的是半导体，例如Si、Ge等。思考：单质中最好的导体是谁？答：Ag、Cu、Au、Al等是最好的导电材料。Ag、Cu、Al→导电材料Si、Ge、Se→半导体导电性影响因素•金属：纯度、温度（有杂质，导电性；温度↑，导电性）•半导体、绝缘体：纯度、温度温度↑，导电性↑；掺杂增大导电性。Si、Ge常掺入VA族中P、As、Te，ⅢA族中B。图6.6单质的电导率(MS·m-1)2.固体能带理论以分子轨道理论为基础。钠为例，两个3s原子轨道可组合成两个分子轨道：一个能量较低的成键分子轨道和一个能量较高的反键分子轨道。当原子数目n很大时，分子轨道数也很多，这些分子轨道能级间相差极小，形成了具有一定上限和下限的能带，由于3s原子轨道之间的相互作用，形成3s能带。设1molNa原子，按泡利不相容原理可容纳2NA个电子，而1molNa原子只有NA个电子，只能充满3s能带较低的一半分子轨道，其他一半是空的。此时，3s能带是未满能带，简称未满带。图6.7金属钠...
