化工四大化学(专业)碳族元素(课堂讲义).ppt

第十二章氮族、碳族和硼族元素
12. 2
碳族元素
0
ⅢA
ⅣA
ⅤA
ⅥA
ⅦA
He 氦
2
B 硼
C 碳
N 氮
O 氧
F ***
Ne 氖
3
Al 铝
Si 硅
P 磷
S 硫
Cl ***
Ar 氩
4
Ga 镓
Ge 锗
As ***
Se 硒
Br 溴
Kr 氪
5
In 铟
Sn 锡
Sb 锑
Te 碲
I 碘
Xe 氙
6
Tl ***
Pb 铅
Bi 铋
Po
At 砹
Rn 氡
称为碳族元素
碳族元素概述
ⅣA
碳(C)
硅(Si)
锗(Ge)
锡(Sn)
铅(Pb)
原子序数
6
14
32
50
82
价层电子构型
2s22p2
3s23p2
4s24p2
5s25p2
6s26p2
主要氧化数
0、+2
+4
0、+2
+4
0、(+2)
+4
0、+2
+4
0、+2
+4
原子半径/pm
77
117
122
141
175
离子半径
r(M4+)/pm
16
40
53
69
78
r(M2+)/pm
-
-
73
118
119
I1/(kJ·mol-1)
1086
786
763
709
716
电负性( )





p
含量不多,分布广,
是地球上化合物种类
最多的元素之一,
是生物界的主要元素
分布广,在地壳上的含量
仅次于氧,主要以硅酸盐矿
和石英矿存在
常以硫化物伴生在其它金
属硫化物矿中,是暗灰色、
重而软的金属,晶态锗是重
要的半导体材料
常温下表面上有一层保护膜,
在空气和水中稳定,可防腐蚀,
马口铁(镀锡铁)是食品罐头材料
铅主要以方铅矿(PbS)形式存
在,是很软的重金属,强度不高
它能挡住X射线,可制造铅玻璃、
铅围裙等防护用品和防X射线的屏
蔽材料、电缆包皮及铅蓄电池等
主要以锡石(SnO2) 存在,为银白色金属、质软、延展性好、无毒、耐腐蚀。
同素异形体:灰锡、白锡、脆锡
晶体类型:金刚石、金属型
灰锡(-Sn) 白锡(-Sn) 脆锡(-Sn)
白锡变为粉末状灰锡,此现象叫“锡疫”
>13℃>161℃
<-48℃
ⅣA
碳(C)
硅(Si)
锗(Ge)
锡(Sn)
铅(Pb)
原子序数
6
14
32
50
82
价层电子构型
2s22p2
3s23p2
4s24p2
5s25p2
6s26p2
主要氧化数
0、+2
+4
0、+2
+4
0、(+2)
+4
0、+2
+4
0、+2
+4
原子半径/pm
77
117
122
141
175
离子半径
r(M4+)/pm
16
40
53
69
78
r(M2+)/pm
-
-
73
118
119
I1/(kJ·mol-1)
1086
786
763
709
716
电负性( )





p
主要化合物+4 +2、+4 +2 的氧化数(+4)
高氧化数化合物稳定性减小
低氧化数化合物稳定性增大
即惰性电子对效应明显
ⅣA
碳(C)
硅(Si)
锗(Ge)
锡(Sn)
铅(Pb)
原子序数
6
14
32
50
82
价层电子构型
2s22p2
3s23p2
4s24p2
5s25p2
6s26p2
主要氧化数
0、+2
+4
0、+2
+4
0、(+2)
+4
0、+2
+4
0、+2
+4
原子半径/pm
77
117
122
141
175
离子半径
r(M4+)/pm
16
40
53
69
78
r(M2+)/pm
-
-
73
118
119
I1/(kJ·mol-1)
1086
786
763
709
716
电负性( )





p
非金属性减弱,金属性增强
典型非金属准金属典型金属
碳的同素异形体
金刚石
石墨
富勒烯碳原子簇
(如C60)
碳及其重要化合物
熔点高、硬度大
室温下惰性
俗称钻石,可作装饰品
薄膜可制作手术刀、集成电路、散热芯片及各种敏感器件
金刚石
碳的同素异形体
原子晶体
工业上用作钻头、***、精密轴承等
C(石墨) ——————————→ C(金刚石)
Cr、Ni、Fe、Mn合金
6×103MPa,1600~1