文档介绍：第十一章氮族、碳族和硼族元素
碳族元素
12-2-1 碳族元素概述
0
ⅢA
ⅣA
ⅤA
ⅥA
ⅦA
He 氦
2
B 硼
C 碳
N 氮
O 氧
F 氟
Ne 氖
3
Al 铝
Si 硅
P 磷
S 硫
Cl 氯
Ar 氩
4
Ga 镓
Ge 锗
As 砷
Se 硒
Br 溴
Kr 氪
5
In 铟
Sn 锡
Sb 锑
Te 碲
I 碘
Xe 氙
6
Tl 铊
Pb 铅
Bi 铋
Po
At 砹
Rn 氡
1 碳族元素概述
ⅣA
碳(C)
硅(Si)
锗(Ge)
锡(Sn)
铅(Pb)
原子序数
6
14
32
50
82
价层电子构型
2s22p2
3s23p2
4s24p2
5s25p2
6s26p2
主要氧化数
0、+2
+4
0、+2
+4
0、(+2)
+4
0、+2
+4
0、+2
+4
原子半径/pm
77
117
122
141
175
离子半径
r(M4+)/pm
16
40
53
69
78
r(M2+)/pm
-
-
73
118
119
I1/(kJ·mol-1)
1086
786
763
709
716
电负性( )
p
含量不多,分布广, 是地球上化合物种类最多的元素之一,
是生物界的主要元素
碳(C)
分布广,在地壳上的含量仅次于氧,主要以硅酸盐矿和石英矿存在
常以硫化物伴生在其它金属硫化物矿中,是暗灰色、重而软的金属,晶态锗是重要的半导体材料
硅(Si)
锗(Ge)
ⅣA
碳(C)
硅(Si)
锗(Ge)
锡(Sn)
铅(Pb)
主要氧化数
0、+2
+4
0、+2
+4
0、(+2)
+4
0、+2
+4
0、+2
+4
原子半径/pm
77
117
122
141
175
离子半径
r(M4+)/pm
16
40
53
69
78
r(M2+)/pm
-
-
73
118
119
高氧化数化合物稳定性减小
低氧化数化合物稳定性增大
即惰性电子对效应
非金属性减弱,金属性增强
典型非金属准金属典型金属
12-2-2碳及其重要化合物
碳的同素异形体
金刚石
石墨
富勒烯碳原子簇
(如C60)
2 碳及其重要化合物
碳的同素异形体
原子晶体
熔点高、硬度大
室温下惰性
工业上用作钻头、刀具、精密轴承等
俗称钻石,可作装饰品
薄膜可制作手术刀、集成电路、散热芯片及各种敏感器件
金刚石
碳的同素异形体
层状结构
有金属光泽
质软、能导电
通常情况下,石墨比金刚石稳定
可作电极、坩埚、润滑剂、铅笔芯等
在工业上可采用静态加压法由石墨合成金刚石
石墨
碳的同素异形体
C60的分子结构
由60个碳原子组成的32面体的空心球结构
C60比较稳定。
富勒烯碳原子簇可作高温润滑剂、耐热和防火材料。
富勒烯碳原子簇
将碱金属掺入C60晶体中,可制造超导材料。
在酶抑制、抗病毒、DNA切割、光动力医疗法等方面有广泛应用前景
12-2-2 碳及其重要化合物
碳酸
CO2溶于水即形成碳酸
仅存在于水溶液中,至今尚未制得纯碳酸
二元弱酸
CO2 + H2O H2CO3
大部分CO2以水合分子形式存在
H2CO3 HCO3 +H+ K =×10-7*
a(1)
HCO3 CO3 + H+ K =×10-11
a(2)
-
-
2-