Question

【題目】砷化鎵是繼硅之后研究最深入、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佛點，分析其變化規律及原因：_________________。

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

GaF3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/cm3(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 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

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

（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能級的半滿穩定結構，所以第一電離能反常增大，所以第一電離能的順序為：As>Se>Ga。同周期元素由左向右電負性增強，所以電負性順序為：Se>As>Ga。

（3）根據三種化合物的熔沸點（都比較低）得到，三種化合物的晶體類型應該都是分子晶體。分子晶體的熔沸點，一般比較其分子間作用力（明顯三個分子不可能存在氫鍵）。經驗規律為：結構相似，分子量越大，分子間作用力越大，熔沸點越高。所以，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的熔點超過1000℃，根據上述熔點數據，得到GaF3的晶體類型應該是離子晶體。

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

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