文档介绍：第十七章碳硼族元素
医药化工学院:梁华定
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第十七章碳硼族元素
本章共用5课时
碳硼族元素单质的物理化学性质
碳硼族元素氢化物的物理化学性质
碳硼族元素含氧酸或氢氧化物的物理化学性质
碳硼族元素含氧酸盐和其它盐的物理化学性质
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第一节通性
碳族包括元素:C,Si,Ge,Sn,Pb
价层电子(价轨道): ns2np2 (ns np nd共9个, 对C价轨道为2s 2p共4个)。
硼族包括元素:B, Al, Ga, In, Tl
价层电子(价轨道): ns2np1 (ns np nd共9个, 对B价轨道为2s 2p共4个)。
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特点
1、电负性大,以共价为特征。
电负性:C--- Si--- B---
电负性规律:自上到下变小,得电子能力下降,失电子能力增强。
氧化数:碳族主要氧化态:-4, 2,4 硼族主要氧化态:1, 3
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特点
、硼都是亲氧元素。
自然界主要存在形式:SiO2 B2O3 Al2O3
C是组成生物界的主要元素
Si是构成矿物界的主要元素
,形成一系列烷烃、硅烷、硼烷
能力: C > Si > B
H2n+2 SinH2n+2(7≥n≥1) BnHn+4 BnHn+6
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第二节碳
, 形成离子化合物(极难)
成键方式
,氧化态为正4
,氧化态-4
CaC2(类似NaCl型)
CX4
CH4
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(m<2n):有第二周期元素参与而形成的多中心多电子的大π键。
,可形成网状结构,且自我成链能力极强,还可以与其它元素化合形成网状结构
5.+4氧化态时可形成四个共价键,且不存在孤电子对间的斥力,故具有很强π成键能力(C)
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性质
C原子构型
C-C-C键角/°
杂化轨道形式
密度/(g·cm−3)
C-C键长/pm
金刚石
四面体
sp3
石墨
三角形平面
120
sp2
C60
近似球面
116(平均)
(6/6); (6/5)
2-1、碳的同素异形体
、石墨
金刚石、石墨、无定形碳
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富勒烯中以C60 最稳定,其笼状结构酷似足球,相当于一个由二十面体截顶而得的三十二面体。32个面中包括12个五边形面和20个六边形面,每个五边形均与5个六边形共边,而六边形则将12个五边形彼此隔开。与石墨相似,C60 分子中每个 C 原子与周围三个 C 原子形成 3 个σ键,剩余的轨道和电子共同组成离域π键,可简单地将其表示为每个C原子与周围3个C原子形成2个单键和1个双键。
富勒烯(fullerenes)
巴基球(buckyballs)
英国科学家
克罗托
(Kroto H W)
美国科学家柯尔
(Curl R F)
美国科学家
斯莫利
(Smalley R E)
、C70。获1996年诺贝尔奖。
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2. 性质
金刚石的化学性质极稳定.
石墨的化学性质总体看来比较稳定,都能形成类似 K+C8- 这类化合物。
石墨层层之间①作用力结合疏松;②距离大。能容许一些小分子、原子或离子插入,形成插入化合物,其结果结构不变、片层间距离增加,性质改变(石墨“膨胀”)。
(离子化合物):导电性增强――C8K、C24K、C36K、C48K、C60K
K→K++e 片层带负电荷,π电子体系不破坏,导电性增加;
Cl2+2e→2Cl- 片层留下空穴,带正电荷,导电性增加。
(共价化合物):
C(石墨)+F2→(CF)n 聚一***化碳 结合时用到离域键电子,π电子体系破坏,不导电。
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