文档介绍：1 第十四章碳族元素内容提要本章介绍了周期表中第 IVA 族元素的单质、氢化物、含氧化合物及卤化物等的制备、性质和用途本章要求: 、卤化物和含氧化合物的结构、制备与性质; ,了解铅蓄电池的充放电原理; 、硅、硼之间的相似性和差异。概述 :第IVA 族元素包括碳、硅、锗、锡、铅五种元素统称为碳族元素。其中碳、硅是非金属元素,其余三种是金属元素。也有人将硅和锗称为准金属。 : ns 2np :碳族元素的价电子构型为 ns 2np 2,因此它们能成氧化数为+4和+2 的化合物,碳也能生成氧化数为-4的化合物。除碳元素外,其它元素的原子最外性质元素 C Si Ge Sn Pb 原子序数 614325082 电子构型[He]2s 22p 2 [Ne]3s 23p 2 [Ar]3d 104s 24p 2 [Kr]4d 105s 25p 2 [Xe]4f 145d 106s 26p 2 单质的熔点/K 3925( 升华) 1683 单质的沸点/K5100 2628 2017 主要氧化态+4,+2(-2,- 4) +4(+2) +4,(+2) +4,(+2) +4,(+2) 2 层有 nd轨道可以参与成键,所以有配位数为 6的配合物生成,如GeCl ?26、SiF ?26、 SnCl ?26等。在碳族元素中,随着原子序数的增大,氧化数为+4的化合物的稳定性降低, 惰性电子对效应逐渐明显。例如,氧化数为+2的Pb 的化合物比较稳定,而氧化数为+4的Pb的化合物氧化性较强,稳定性差。硅和第 III A族的硼处于对角线位置,它们的单质及其化合物的性质有相似之处。 : 酸性介质中( φ A) GeO ? Ge 2+ ?? GeH 4 Sn 4+15 .0 Sn 2+136 .0? Sn 碱性介质中( E b) CO ?2301 .1? HCOO -52 .0? C70 .0? CH 4 SiO ?2373 .1? Si73 .0? SiH 4 HGeO ?? ?? GeH 4 Sn(OH) ?2690 .0? Sn(OH) ?391 .0? Sn PbO 228 .0 PbO 54 .0? Pb CO 2 116 .0? CO51 .0 C13 .0 CH 449 .0? H 2C 2O 4 SiO 286 .0? Si102 .0 SiH 4 SiF ?? PbO 2455 .1 Pb 2+126 .0? Pb685 .1 PbSO 4356 .0? 3 :丰度: ×10 -2%,游离的碳有金刚石和石墨,还以化合态存在于煤炭、石油、天然气、动植物体及石灰石、白云石、二氧化碳中。硅:丰度: % ,占地壳质量的 1/4 强,含量次于氧。锗、锡、铅:以矿物质存在,锗石矿 Cu 2S·FeS ·GeS 2、锡石矿 SnO 2、方铅矿 PbS 等。 14-1 碳单质及其化合物 14-1-1 碳元素的单质 1 .成键特征碳的成键轨道如下: 杂化态σ键的空间构型配位数典型物质 1 CO 、 CN - sp:直线形 2 CO 2, CS 2, HCN ,C 2H 2, OCN - sp 2:平面三角形 3石墨, CO ?23,C 6H 6, COCl 2, CH ?3 sp 3:四面体 4金刚石,CH 4 CX 4 sp 3三角锥-3 CH 另外,在C 的配位数≥5 化合物中, 都含有多中心建。如[Be(CH 3) 2] n及 Al 2 (CH 3) 6(C 配位数为 5) 构型同 Al 2 Cl 6,桥 CH 3与2个 Al 形成三中心( 一个 C 连两个 Al) 二电子键、C 2B 2H 6 (C 原子位于八面体两端连接 4个B和一个 H) 、C 2B 10H 12 (C配位数为 6, 2个 CH 取代?212 12HB 中的 2个 BH -)、(LiCH 3) 4及 Be 2C等中也有多中心键。碳在同族元素中,由于它的原子半径最小,电负性最大,电离能也最高,又没有 d 轨道,所以它与本族其它元素之间的差异较大( p 区第二周期的元素都有此特点)。这差异主要表现在:(1)在以经典正常化学键形成化合物中,它的最高配位数为 4,(2 )同族元素中 C与C 之间的成链能力最强, C -C单键的键能最大(3)不但碳原子间易形成 p-p ?键(包括大?键)从而形成多重键,而且能与其它元素如氮、氧、硫和磷形成多重键。后二点是碳化合物特别多的原因。从X射线衍射分析可知,碳有金刚