15 碳族元素.ppt

第十五章碳族元素
§15-1 通性
§15-2 单质化合物性质
§15-3元素化合物的水解性
§15-1 碳族元素通性
价电子结构 ns2np2 要与外来4个电子共用,或失去电子成+4和+2价
C +4,+2(CO),-4
Si +4,
Ge +4,+2
Sn +4,+2
Pb (+4),+2
本族元素较常见而典型的是Sn和Pb
非金属的正高价稳定,而CO中的三重键,使C有+2价
C≡O与N≡N等电体,虽然同样存在三重键,但活泼性比N2大的多,较强的还原性
成键方式最多的仍是第一排的C
C成键状况:sp3, sp2,sp杂化,什么方式决定于其周围有几个键;l4;COCl2;HCN,C2H2
C—C键能较大 346KJ·mol,所以碳链可以无限地连。
Si—Si 仅2/3C—C ,硅烷的数量不多
C—O<Si—O键能,硅是亲氧元素,所以能构成多数的岩石
-------------------------------→碱性
┆Ge2+ Sn2+ Pb2+
┆***(中) 偏碱
↓GeO2 Sn4+ PbO2
酸性
碱介中:
HGeO2- Sn(OH)3- Pb(OH)3-
HGeO3- Sn(OH)62- PbO2
SnS(橙) PbS(黑) SnS2(黄)
H+↓↓S2-,OH- 浓H+↓↓OH- OH-或S2-↓↓浓酸
溶不溶溶不溶溶可溶(SnCl62-)
酸碱性也帮助理解硫化物的溶解问题
SnS+S2-→× PbS+S2-→×
SnS+S22-→SnS32- PbS+S22-→×
SnS2 + S2- → SnS32-
SnS2 + OH- → SnS32- +SnO32-
SnS+H+ →Sn2+ +H2S
由C族元素的电位图可见,似乎有许多右>左,可歧化?
如:A:CO2_-+
SiO2_-+
GeO2_-+_+
涉及到气体CO,固体Si,实际上很难歧化,所以尽管这些右>左,但它们是稳定的
在溶液中,则不然。如:Ge2+. 2Ge2++2H2O=Ge+GeO2+4H+
§15-2 单质化合物性质
C多种单质:石墨,金刚石,C60富勒烯,碳纳米管, 活性碳
石墨→金刚石:Δ1Gm=·mol-1
Δ1Hm=>0
ΔSm=-=<0
∴单改变温度无效
ΔG=ΔV(P2-P1) d石墨=
d金刚石= ΔV﹤0
高温高压15000P(大气压力)
Si:低温下不活泼,不与水、空气、酸反应但与强氧化剂,强碱能作用
Si+O2=SiO2
Si+2X2=SiX4(在F2中瞬时燃烧)
Si+2OH-+H2O→SiO32-+2H2↑
Ge:略比Si活泼
在400K时,Ge+Cl2→GeCl4
同时能溶于浓H2SO4和浓HNO3,不溶于NaOH溶液。
——向金属性趋近
Sn:锡疫
灰锡Sn(粉末) 白锡脆锡
型<286K 型 434K 型
但合金(如Pb)不发生“锡疫”(容器中常含Pb)
Sn+极稀HNO3→Sn(NO3)2+NO↑+H2O
Sn+浓HNO3→H2SnO3+NO2↑+H2O
两种锡酸:锡酸,锡酸不溶于水
Sn、Pb有更强的金属性,可溶于盐酸,热浓时迅速溶解。***不论稀、浓均易溶,但产物不同:
Pb:污染环境,但可防护,用X射线照射
Pb+浓HNO3→Pb(NO3)2+NO2↑+H2O (Pb只会是+2价)
锡酸怎么得到:SnCl4+OH- →Sn(OH)4+Cl-
锡也溶于碱:Sn+OH- →Sn(OH)42-+H2
***