第13章 P区元素(一)1.ppt

第十三章 P区元素(一)
§ p区元素概述

A 第一排元素反常性:(只有2s,2p轨道)
形成配合物时,配位数最多不超过4
第一排元素单键键能小于第二排元素单键键能
E(kJ×mol-1) N-N O-O F-F
159 142 158
P-P S-S Cl-Cl
209 264 244
B 中间排元素异样性(d区插入)
例如:溴酸、高溴酸氧化性均比其它卤酸、高卤酸强。
C 最后三个元素性质缓慢地递变(镧系收缩)。
(因为价电子构型为ns2np1-5)
第十三章 P区元素(一)
多种氧化态:
    因为价电子构型为:ns2np1-5,p区元素有多个价电子,所以可以形成多种氧化态。
      例如:氯有+1,+3,+5,+7,-1,0等氧化态
对于同族元素而言从上到下,随着原子序数的增加,低氧化态化合物比高氧化态化合物稳定,这种现象称为惰性电子对效应。
       例:Sn(II)<Sn(IV) Pb(II)>Pb(IV)
,形成共价化合物
§、硅、硼
碳硅硼通性
碳
硅
硼
碳硅硼化物
对角线规则
碳族元素符号
C
Si
Ge
Sn
Pb
价层电子构型
2s22p2
3s23p2
4s24p2
5s25p2
6s26p2
氧化值
-4,+2,+4
+4
(+2),+4
+2,+4
+2,(+4)
最大配位数
4
4
4
6
6
碳族元素的价层电子构型为ns2np2,得失电子都较难,这决定了碳族元素成键的主要倾向是共价键。
硼(Boron) 是戴维等发现的。硼化学的研究仅是最近五十年的历史,它可以与碳媲美。
碳、硅属于同一族,有相似性。而硼和硅在周期表中处于对角线位置,也有相似性,所以本章将它们放在一起讨论。
碳(Carbon) 是有机世界的主角,由于碳自相成链的能力最强,因此碳的化合物是最多的。
硅(Silicon) 贝采利乌斯1823年发现,拉丁文(石头)中译为“矽”,因与锡同音,改为“硅”。硅是无机世界的主角,二氧化硅是构成地壳的主要成分。


碳、硅、硼三种元素晶体的熔点和沸点很高,除石墨外硬度也大。
碳单键键能大,碳结合成链能力强;硅、硼的X-O键能大,属于亲氧元素,碳的氢化物与O2燃烧得碳的氧化物,而硅、硼的氢化物大部分遇水就可生成含氧化合物。
X-H键能都较大,它们都有一系列的氢化物。
碳、硅、硼的一些性质


低温下,白锡变成粉末,称之为"锡疫"。
铅:质软,能阻挡X射线,可以用作核反应堆的保护屏。

C60是1985年由美国H·Kroto, R·Smalley等人用大功率激光轰击石墨作靶的气化实验时发现的。C60是由60个碳原子组成的原子团,形似足球,直径约为71pm,命名为Buckminsterfullerence,简称Fullerence或Buckyball,中译为富勒烯或球烯。在 C60分子中,每个角顶上的C原子和相邻的C原子都以sp2杂化方式生成共轭双键。在球形笼内和笼外都围绕着Π电子云。该球由12个五边形和20个六边形组成了32面体。
1989年人们发现C70,C32,C44,C240,C960等,也就是说,富勒烯是个庞大的家族群。近年来已成为研究的热点课题之一。人们将制成的C60的衍生物加上Na,发现其衍生物具有超导能力。因此,对富勒烯的研究不仅就有理论意义,而且就有应用价值。

碳纳米管:1991年发现碳纳米管,它可看作是石墨演化而成,加热至1200℃以上,石墨中的碳环开始重新排列,边界卷曲,形成空心的管子。有科学家称它是碳的第五种同素异型体。碳纳米管也具有半导体性能,这种是一种实际意义上的分子二极管。人们制得纳米碳管的晶体管,可以在室温下进行操作,电阻可以从导体到绝缘体这样一个很宽的范围内变动。碳纳米管具有特殊的机械性能,其强度大概是钢的100倍,这使它可以制作扫描隧道显微镜的探针。使碳纳米管走出实验室,纳入工业生产,降低成本(特别是单壁管),是人们当前研究的重点。
碳的杂化与成键特征
碳的硫化物和卤化物
同素异性体
等电子体原理
氧化物
碳酸和碳酸盐
碳