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金属晶体中存在自由电子,是电的良导体;
p区对角线附近的金属导电能力介于导体与绝缘体之间,是半导体,如Ge等。
Ag、Cu、Au、Al是良好的导电材料。
金属导电性的影响因素:纯度,温度等
(MS·m-1)
导体:电导率大于10S·m-1,周期表左边的金属及合金。
绝缘体:电导率小于10-11S·m-1,p区右上部元素及稀有
气体元素的单质。例如Cl2,O2,Ne,Ar等
半导体:10-11S·m-1<电导率<10S·m-1,p区对角线附近的
元素单质。例如Si,Se,Ge等。
化合物中,大多数都是绝缘体,少数化合物是半导体。
如:GaAs,InSb,GaP,ZnO,CdS,ZnSe等。
(1)导电性
(2)固体能带理论
以分子轨道理论为基础
3s
3s
2Na
σ
σ*
3Na
n个Na
空轨道,空能级
电子占用能级
3s能带
满带
导电
空带
半满带
空能级
电子占
用能级
空带
禁带
满带
空带
禁带
满带
导体、半导体和绝缘体的能带模型示意图
满带
空带
能隙
能隙
金属晶体中存在未满的能带是金属能导电的根本原因。
温度升高时,金属中原子和离子热振动加剧,电子与
它们碰撞的频率增加,电子穿越晶格的运动受阻,使
导电能力下降。
绝缘体不能导电是因为禁带的宽度较大(>5eV),一般
温度下电子难以跃过禁带。
半导体的禁带较窄(<2~3eV),升高温度有少数电子
可以激发,跃过禁带而导电。
思考:为什么金属导电率随温度升高而降低,半导体和绝缘体的导电率随温度升高而迅速增加。
氧化性增强
还原性增强
还原性增强
增强
还原性
还原性增强不明显
还原性增强
ⅠAⅡA
ⅢAⅦA
IIIBⅣBⅡB
(1)金属与氧的作用
s区金属活泼,还原性强。
A+O2
氧化物:Na2O,MgO等
过氧化物:Na2O2,BaO2等
超氧化物:KO2,BaO4等
—O—O—强氧化
过氧化物和超氧化物都是固体储氧物质,能释放出氧气
2Na2O2(s)+2CO2(g)=2Na2CO3(s)+O2(g)
4KO2(s)+2H2O(g)=4KOH(s)+3O2(g)
4KO2(s)+2CO2(g)=2K2CO3+3O2(g)
KO2常用于急救器或装在防毒面具中。
p区金属元素,只有Al比较活泼,能在空气中与氧反应,但生成致密的氧化膜阻止反应进一步进行。
d区元素活泼性较弱。第四周期元素除Cu外可以与氧反应,但Cr、Zn也形成致密的氧化膜。