Question

砷化镓是继硅之后研究最深入、应用最广泛的半导体材料。回答下列问题：

（1）Ga基态原子核外电子排布式为__________________，As基态原子核外有____个未成对电子。

（2）Ga、As、Se的第一电离能由大到小的顺序是___________，Ga、As、Se 的电负性由大到小的顺序是_________________。

（3）比较下列镓的卤化物的熔点和佛点，分析其变化规律及原因：_________________。

镓的卤化物	GaI3	GaBr3	GaCl3
熔点/℃	77.75	122.3	211.5
沸点/℃	201.2	279	346

GaF₃的熔点超过1000 ℃，可能的原因是______________。

（4）二水合草酸镓的结构如图1所示，其中镓原子的配位数为___________，草酸根中碳原子的杂化轨道类型为______________。

（5）砷化镓的立方晶胞结构如图2所示，晶胞参数为a=0.565nm，砷化镓晶体的密度为_____g/ cm³(设N_A为阿伏加德罗常数的值，列出计算式即可)。

Answer

[Ar]3d104s24p1 3 As>Se>Ga Se>As>Ga GaCl3、GaBr3、GaI3的熔沸点依次升高，原因是：它们均为分子晶体，相对分子质量依次增大 GaF3是离子晶体 4 sp2

【解析】（1）Ga是第31号元素，其核外电子排布为：[Ar]3d104s24p1。As是第33号元素，核外电子排布为[Ar]3d104s24p3，所以其4p能级上有3个单电子。

（2）同周期由左向右元素的第一电离能逐渐增大，但是As是p能级的半满稳定结构，所以第一电离能反常增大，所以第一电离能的顺序为：As>Se>Ga。同周期元素由左向右电负性增强，所以电负性顺序为：Se>As>Ga。

（3）根据三种化合物的熔沸点（都比较低）得到，三种化合物的晶体类型应该都是分子晶体。分子晶体的熔沸点，一般比较其分子间作用力（明显三个分子不可能存在氢键）。经验规律为：结构相似，分子量越大，分子间作用力越大，熔沸点越高。所以，GaCl3、GaBr3、GaI3的熔沸点依次升高，原因是：它们均为分子晶体，相对分子质量依次增大。GaF3的熔点超过1000 ℃，根据上述熔点数据，得到GaF3的晶体类型应该是离子晶体。

（4）由图示，每个镓原子与4个氧相连，所以配位数为4。草酸根中的碳原子，形成了一个碳氧双键，所以是sp2杂化。

（5）晶胞中Ga原子位于8个顶点和6个面心，所以Ga有：8×+6×=4个，As都在晶胞内也有4个，所以晶胞质量为。晶胞边长为0.565nm=0.565×10-7cm，晶胞体积为边长的立方，晶胞质量除以晶胞体积得到晶胞密度，所以为：。