大學(xué)無機(jī)碳族元素通性簡介

1、13.1 碳族元素的通性13.1.1 原子結(jié)構(gòu)及性質(zhì)13.1.2 元素的成鍵特征13.1.3 自然界中的分部113.1.1 原子結(jié)構(gòu)及性質(zhì)價(jià)層電子構(gòu)型 ns2 np22性質(zhì)碳硅鍺錫鉛遞變規(guī)律原子共價(jià)半徑/pm771131221411472價(jià)離子半徑/pm7393120第一電離能/kJmol-11086786762709716電子親合能/kJmol-1-122-120-116-121-101電負(fù)性2.551.902.011.962.33單質(zhì)熔點(diǎn)/ 35501414937232328先降后升單質(zhì)沸點(diǎn)/38253265283326021749 非金屬（準(zhǔn)）金屬金屬3碳族元素的相似性和遞變性一.相似性

2、（C Pb）價(jià)層電子個(gè)數(shù)：4 最高正價(jià)：+4最高價(jià)氧化物：RO2 對(duì)應(yīng)水化物：H2RO3、 H4RO4或R(OH)4氣態(tài)氫化物：RH4 主要氧化態(tài)：+2、+4二.遞變性隨著原子序數(shù)遞增，原子半徑逐漸增大。第一電離能 失電子能力（金屬性）逐漸增強(qiáng)2.電子親合能 得電子能力（非金屬性）逐漸減弱 3.電負(fù)性 原子半徑逐漸增大 4.最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物酸性 元素電負(fù)性減小 氫化物穩(wěn)定性4思考題：為什么單質(zhì)熔點(diǎn)的變化是從低高低？C、Si單質(zhì)是原子晶體，鍵長 CC SiSi ，共價(jià)鍵更穩(wěn)定故熔點(diǎn)降低；Ge、Sn與Pb單質(zhì)為金屬晶體，同理其鍵能依次減弱，故其熔點(diǎn)降低。又原子晶體穩(wěn)定性遠(yuǎn)高于金屬晶體，故中間

3、產(chǎn)生突變。 513.1.2 元素的成鍵特征一.C的成鍵特征以sp、sp2、sp3三種雜化狀態(tài)與H、O、Cl、N等非金屬原子形成共 價(jià)化合物，如：CH4（sp3）、CO（sp）、CCl4（sp3）、HCN（sp） 其中CC、 CO 、CH鍵的鍵能依次增大，穩(wěn)定性增大。 因此，C、H、O三種元素形成數(shù)百萬種有機(jī)化合物，其中C的氧化 數(shù)從+4變到-4。以碳酸鹽的形式存在于自然界。 CH4石墨金剛石6二.Si的成鍵特征以硅氧四面體形式存在，如：石英（SiO2）、硅酸鹽礦（SiO3-）中。SiSi、SiH、SiO鍵的鍵能依次增加。 其中鍵能SiSiCC、SiHCH（原子半徑、電負(fù)性） 因此Si、H、O雖

4、然也可形成類似于C、H、O的有機(jī)物，但數(shù)量有限。SiO4四個(gè)O與其他四個(gè)SiO4相連SiO27三.Sn、Pb 的成鍵特征以+2氧化態(tài)的形式存在于離子化合物中，如SnCl2、SnO、PbO、Pb（NO3）2以+4氧化態(tài)的形式存在于共價(jià)化合物和少數(shù)離子型化合物中，如SnCl4、 PbO2、SnO2等。探究：為什么+4氧化態(tài)的鉛具有更強(qiáng)的氧化性？答：Pb核外電子填充順序6s24f145d10 6p2，失電子順序6p26s2 由于4f電子屏蔽作用較小，而6s電子的鉆穿作用較大，因此6s2 電子不易失去，故+4氧化態(tài)的鉛不穩(wěn)定，具有強(qiáng)氧化性。 這種效應(yīng)稱為惰性電子對(duì)效應(yīng)813.1.3 元素在自然界中的分布C 在地殼中的質(zhì)量百分含量為0.027%，空氣中0.03%CO2 主要有12C、13C、14C三種同位素（以前兩種為主） 自然界中主要以煤、石油、天然氣、動(dòng)植物等有機(jī)物存在。 無機(jī)礦藏：石灰石/大理石（CaCO3）、白云石（CaCO3MgCO3）、 菱鎂礦（MgCO3）等Si 在地殼中的質(zhì)量百分含量為28.2%（僅次于氧） 主要以硅酸鹽形式存在于土壤、泥沙中 自然界中存在石英礦（SiO2） 其單質(zhì)是良好半導(dǎo)體材料Ge、Sn、Pb 在地殼中的質(zhì)量百分含量分別為0.0005%、0.0002%、0.0013% 主要以硫化物和氧化物形式存在，如： 硫銀鍺（4