十八碳族元素2007.pptx

第十八章碳族元素
勘误:
P433:第12行世界每年炭黑的产量是36亿t。应改为:世界每年炭黑的产量是近1 000万t。
P441 倒数第9行由于有气体反应物生成改为由于有气体产物生成
P442  倒数第8行    (18-8) 删除
倒数第9行     (18-7) 删除  

自学内容:
元素符号
C
Si
Ge
Sn
Pb
主要氧化数
-4,0,2,4
0,4
0,2,4
0,2,4
0,2,4
第一电离能/
(kJ ·mol–1)





电子亲和能/
(kJ ·mol–1)
-122
-120
-116
-121
-100
电负性(Pauling)





最高配位数
4
6
6
6
6
元素
非金属
非金属
半金属
金属
金属
晶体
原子
原子
原子
金属
金属
碳族元素概述
性质变化也很突出:非金属性减弱,金属性增强
ns2np2
碳族元素的单质
1. 存在形式:
单质: 石墨,金刚石,C60 ,C70 
无机化合物:CO2 ,白云石 MgCa (CO3)2 , 石灰石、大理石、方解石 CaCO3 。
有机化合物:动植物体,煤( s ),石油( l ),天然气
一、碳
金刚石
方解石( CaCO3 )
2. 单质结构与性质
石墨,sp2
金刚石,sp3
硬度最大,熔点最高的单质。. 3823 K
一、碳
层状晶体,质软,有金属光泽。过渡型晶体
2. 单质结构与性质
(1) 石墨与金刚石的转化
着眼于平衡
着眼于途径
激光诱导沉积
苯热法制备金刚石晶体——钱逸泰?
一、碳
(2) 石墨的层状结构
335pm
嵌入化合物
固体润滑剂
润滑性不完全归于碳层间较弱的作用力,还与层间吸附的H2O、O2等气体分子有关,其作用类似于金属表明的油膜。
石墨在真空环境中会失去润滑性。
2. 单质结构与性质
一、碳
正二十面体共二十个正三角形面,面角都是五面角,共十二个顶点。将每个顶角都截掉,截口处产生十二个正五边形,原来的每个正三角形都变成了正六边形。
即截角正二十面体——20 个正六边形,12 个正五边形
从正二十面体出发,去理解 C60 的几何形状
(3) 碳簇:包括C60、C70、C82等,以C60(足球烯,富勒烯)为最常见。
C60,sp?

2. 单质结构与性质
一、碳
(3) 碳簇:
2. 单质结构与性质
一、碳
分子晶体:升华,溶于苯、环己烷等有机溶剂
溶液呈多种颜色
主客体化学:空腔360 pm——Rb3C60:低温超导
(4) 碳纳米管:1991年。单壁与多壁
二、硅
1、制备
超纯硅:区域熔融法。10-9~10-10(mol%),其产量是衡量一个国家微电子产业水平的标准之一
多晶硅
2、性质:
二、硅
无定形硅
晶态硅
晶态硅结构同金刚石,故常温不活泼,高温可以和O2、Cl2、N2反应,也可以和Ca、Mg、Mn等金属反应