Question

【題目】近些年，半導體材料在電子領域發展迅速，科學家一般在分界線出尋找半導體材料，如硅、鍺、砷及GaAs等化合物。回答下列問題：

（1）基態As原子的外圍電子排布式為________，原子核外有______個未成對電子。

（2）實驗測得鎵的氯化物的熔沸點顯著低于其對應化合價的氯化物，其原因可能是_________。

（3）Ge、Se、As位于周期表第四周期，其第一電離能由大到小的順序為______。

（4）AsH3分子的立體構型為 ______，其中As的雜化軌道類型為______。

（5）碳和硅屬于同主族元素，碳能形成多種氫化物，但硅的氫化物很少且不穩定，試從原子結構角度分析可能的原因__________。

（6）GaAs晶胞結構如圖所示，若A的坐標參數為（0,0,0），B為（0,1/2，1/2）、C為（1,0,0）、則D的坐標參數為_______。已知GaAs的晶胞邊長為apm，其密度為_____ g·cm-3（列出計算式即可）。

Answer 1

【答案】 4s24p3 3 晶體類型不同，Ga的氟化物為離子晶體，Ga的氯化物為分子晶體 As、Se、Ge 三角錐形 sp3 碳原子的原子半徑小，硅原子半徑大，硅原子形成的共價鍵長長，不穩定 (3/4,3/4,3/4)

【解析】（1）As 為ⅤA 族33 號元素，電子排布式為 1s22s22p63s23p63d104s24p3。 故外圍電子排布式為 4s24p3；核外未成對電子有3 個。

（2）鎵的氯化物的熔沸點顯著低于其對應化合價的氟化物說明它們不可能都是分子晶體，根據氟元素電負性最大可以預測鎵的氟化物為離子晶體。

（3）根據元素周期律，Ge、Se、As 位于同一周期，同周期第一電離能從左到右，逐漸增大，但As原子最外層電子排布半充滿，能量較低較穩定，故第一電離能Ga 小于As，As 大于Se。

（4）AsH3 中價層電子對個數=σ 鍵個數+孤電子對個數=3+（5-3×1）/2=4，所以As 原子雜化方式是sp3，由于有一對孤對電子，故分子空間構型為三角錐形。

（5）雖然碳和硅是同一主族的元素，但碳原子的原子半徑小，硅原子半徑大，硅原子形成的共價鍵鍵長長，不穩定。

（6） 根據晶胞中各個原子的相對位置可知，As 在頂點和面心，將立方體晶胞分割為8 個小正方體，Ga 在4 個交錯的小正方體的體心，所以D 的坐標參數為（3/4，3/4，3/4）；根據晶胞結構可知，在晶胞中含有的As 原子數是8×1/8+6×1/2=4，含有Ga 原子數為4×1=4，所以晶胞，所以晶胞的密度是。