硼族、碳族元素
元素周期表总结
元素周期表打油诗青害李碧朋，探丹阳付奶。
(氢氦锂铍硼，碳氮氧氟氖) 那美女桂林，流露押嫁该。
（钠镁铝硅磷，硫氯氩钾钙） 抗台反革命，提供难题新。
（钪钛钒铬锰，铁钴镍铜锌） 假者生喜羞，可入肆意搞。
（镓锗砷硒溴，氪铷锶钇锆） 你母得了痨，八音阁隐息。
（铌钼锝钌铑，钯银镉铟锡） 替弟点仙色，贝兰是普女。
（锑碲碘氙铯，钡镧铈铺钕） 破杉诱扎特，弟火而丢意。
（钷钐铕钆铽，镝钬铒铥镱） 虏获贪污赖，我一并进攻。
（镥铪钽钨铼，锇铱铂金汞） 他钱必不安，东方雷阿土。
（铊铅铋钚砹，氡钫镭锕钍） 普诱那不美，惧怕可爱肥。
（镤铀镎钚镅，锔锫锎锿镄） 们若老，炉肚喜波黑，卖Uun Uuu Uub!从前，有一个富裕人家，用鲤鱼皮捧碳，煮熟鸡蛋供养着有福气的奶妈，这家有个很美丽的女儿，叫桂林，不过她有两颗绿色的大门牙（哇，太恐怖了吧），后来只能嫁给了一个叫康太的反革命。
刚嫁入门的那天，就被小姑子号称“铁姑”狠狠地捏了一把，亲娘一生气，当时就休克了。
这下不得了，娘家要上告了。
铁姑的老爸和她的哥哥夜入县太爷府，把大印假偷走一直往西跑，跑到一个仙人住的地方。
这里风景优美：彩色贝壳蓝蓝的河，一只乌鸦用一缕长长的白巾牵来一只鹅，因为它们不喜欢冬天，所以要去南方，一路上还相互提醒：南方多雨，要注意防雷啊。
初中只需背前20个相对质量不用背考试时卷子上会告诉你的前20号元素1 H 氢1.0079（相对原子质量）2 He 氦4.00263 Li 锂6.9414 Be 铍9.01225 B 硼10.8116 C 碳12.0117 N 氮14.0078 O 氧15.999 4(3)9 F 氟18.998 10 Ne 氖20.17 11 Na 钠22.9898 12 Mg 镁24.30513 Al 铝26.982 14 Si 硅28.085 15 P 磷30.974 16 S 硫32.0617 Cl 氯35.453 18 Ar 氩39.94 19 K 钾39.098 20 Ca 钙40.08金属活动顺序表K -jia Ca -gai Na- na Mg -mei Al -lv Zn - xin Fe- tie Sn -xi Pb- qian H -qing Cu -tong Hg- gong Ag- yin Pt- bo Au -jin。
高中化学知识点梳理
高中化学知识点梳理一、基本概念与原理1. 物质的组成- 元素与化合物- 同位素- 离子- 原子团2. 物质的分类- 纯净物与混合物- 有机化合物与无机化合物3. 化学反应- 化学方程式- 反应类型（合成、分解、置换、还原-氧化等） - 反应速率- 化学平衡4. 能量变化- 能量守恒定律- 热化学方程式- 燃烧热- 中和热5. 溶液与溶解度- 溶液的组成- 溶解度与温度、压力的关系- 饱和溶液与不饱和溶液 - 溶解度积（Ksp）二、元素化学1. 碱金属与碱土金属- 物理性质- 化学性质- 常见化合物2. 硼族元素- 硼- 铝- 镓、铟、铊3. 碳族元素- 碳- 硅- 锗、锡、铅4. 氮族元素- 氮- 磷- 砷、锑、铋5. 氧族元素（含卤素）- 氧- 硫- 硒、碲- 卤素（氟、氯、溴、碘）6. 过渡金属- d区元素- 常见金属及其化合物7. 稀有气体- 氦、氖、氩、氪、氙、氡三、有机化学1. 有机化合物的基本概念- 有机分子的命名规则- 同分异构体2. 烃类- 烷烃- 烯烃- 炔烃- 芳香烃3. 官能团化学- 醇、酚- 醛、酮- 羧酸、酯- 胺、酰胺4. 聚合反应- 加聚反应- 缩聚反应5. 生物分子- 糖类- 蛋白质- 核酸- 脂质四、分析化学1. 定量分析- 滴定法- 重量分析- 电化学分析2. 仪器分析- 光谱分析（紫外-可见光谱、红外光谱、核磁共振光谱、质谱） - 色谱分析（气相色谱、液相色谱、薄层色谱）五、化学实验技能1. 实验安全- 实验室安全规则- 个人防护装备2. 基本操作- 溶液的配制- 常见化学仪器的使用- 实验数据的记录与处理3. 实验设计与分析- 实验目的与假设- 实验步骤的规划- 实验结果的分析与解释以上是对高中化学知识点的一个基本梳理，每个部分都包含了该领域的核心概念和重要知识点。
在实际教学和学习中，应当根据具体的教学大纲和考试要求，对每个知识点进行深入的学习和理解。
同时，通过实验操作和问题解决来加深对化学原理的应用能力。
化工四大化学(专业)碳族元素(课堂讲义)
12.2.2 碳及其重要化合物 (2)水解性
碳酸盐
碳酸盐——水溶液呈碱性 23+ 2Fe + 3CO 碳酸氢盐 —— 水溶液呈微碱性 3 +3H 2O→2Fe(OH)3 +3CO2
22+ 23+ 2Cu + 2CO +H + CO2 2Al + 3CO +3H 33 2O→Cu 2(OH 2CO33 +3CO 2 可溶性碳酸盐可作沉淀剂 ,) 分离某些离子 2O→2Al(OH) 22+ 2CO +H O→Mg (OH)2CO3 + CO2 23 如 生成物 Ba 3 + CO → 2BaCO 反应物 3 2+ 如 2Ag + CO → Ag2CO3 氢氧化物 溶 金属氢氧化物 <3 对应碳酸盐 如 解 金属氢氧化物≈对应碳酸盐 碱式碳酸盐 度 金属氢氧化物>对应碳酸盐 碳酸盐
称为碳族元素
ⅣA 碳(C) 硅(Si) 锗(Ge) 锡(Sn) 铅(Pb) 6 14 32 50 82 原子序数 价层电子构型 2s22p2 3s23p2 4s24p2 5s25p2 6s26p2 主要以锡石 铅主要以方铅矿 (SnO ) 存在，为银白色 (PbS) 形式存 常温下表面上有一层保护膜， 分布广，在地壳上的含量 2 0 、 (+2) 0 、 +2 0 、 +2 0 、+2 0、+2 常以硫化物伴生在其它金 含量不多，分布广， 主要氧化数 +4 +4 、无毒 +4 、耐腐蚀 +4 +4 金属 、仅次于氧，主要以硅酸盐矿 质软 、延展性好 。 在，是很软的重金属，强度不高 在空气和水中稳定，可防腐蚀， 属硫化物矿中，是暗灰色、 是地球上化合物种类 77 117 122 141 175 原子半径 /pm 它能挡住 X 射线，可制造铅玻璃、 同素异形体：灰锡、白锡、脆锡 马口铁 ( 镀锡铁 ) 是食品罐头材料 和石英矿存在 重而软的金属，晶态锗是重 离 最多的元素之一， 4+)/pm 铅围裙等防护用品和防 X 射线的屏 r(M 16 40 53 69 78 晶体类型：金刚石、 金属型 要的半导体材料 子 是生物界的主要元素 >13 ℃ >161 ℃ 半 蔽材料、电缆包皮及铅蓄电池等 2+ 灰锡 ( -Sn) 白锡 ( -Sn) 脆锡 ( r(M ) /pm 73 118 119 Sn) 径 <-48℃ I1/(kJ· mol-1) 1086 786 763 709 716 白锡变为粉末状灰锡，此现象叫“锡疫” 1.8 1.8 1.9 电负性( p) 2.5 1.8
氮族、碳族和硼族元素
三、硼族元素 B、Al、Ga、In、Tl
（一）概述 ns2np1 除B外均为金属元素 氧化数：1、+3，从Ga→Tl由于惰性电子对效应+3化合物 稳定性降低，Tl3+有强氧化性，易转为Tl+的化合物。 化合物键型：B由于原子半径小，电负性大，其化合物场 均为共价型。其余多为离子型。 硼族元素原子的价电子数（3）<价层轨道数（4或9），这 种原子称为缺电子原子。缺电子原子可形成缺电子化合物， 如BF3、AlCl3等，缺电子化合物因有空的价层轨道能接受电 子对，故易形成聚合分子(Al2Cl6)和配合物（H[BF4]）。
2、硅酸盐 制备：SiO2与不同比例碱性氧化物共熔 溶解性：碱金属的硅酸盐可溶：重金属的硅酸盐 难溶且有特征颜色。 基本结构单元都是SiO 4四面体。
（三）锡、铅的重要化合物 1、氧化物和氢氧化物 两类 +2 MO M(OH)2 +4 MO2 M(OH）4 （1）组成及颜色 （2）溶解性，均难溶于水 （3）酸碱性。
（1）B2H6在空气中能自燃，放出大量热 B2H6（g）+3O2（g）→B2O3(s)+3H2O(g) r H m =－2033.79kJ.mol-1 （2）硼烷遇水发生水解作用： B2H6(g)+6H2O(l)→2H3BO3（aq）+6H2↑ r Hm =－2033.79kJ.mol-1 也放出大量热。 （3）硼烷与具有孤电子对的分子发生加合作用，如： B2H6+2CO→2[H3B←CO] B2H6+2NH3→2[H3B←NH3]
②PbO2在酸性介质中具有强氧化性 举例：PbO2+4HCl(浓) → PbCl2↓+Cl2↑+2H2O PbCI2+2HCl(浓) →H2[PbCl4] 2++2H O 2Mn2++5PbO2+4H+→2MnO +5Pb 2 4 （2）水解性 2 2 2+ 4+ 阳离子盐M 、M 及阴离子盐MO 2 、MO3 均会发生水解 SnCl2+H2O Sn(OH)Cl↓+HCl [Sn(OH)4] 2-+2H2O Sn(OH)2↓+2OH-+2H2O SnO22-+2H2O Sn(OH)2↓+2OH-
元素1(3,4,5A主族)总结
（2）H3BO3是Lewis酸，是一元酸，酸性弱 ） 酸 一元酸， θ = 5.80×10-10 × Ka OH OH － B OH ＋ H＋ ＋ Ｈ2O B OH OH OH OH OH
在硼酸水溶液中加入某些多元醇（如丙三醇) 在硼酸水溶液中加入某些多元醇（如丙三醇 ，硼 多元醇 酸的酸性将大大增强， 酸的酸性将大大增强，可以采用酸碱中和滴定法定 量分析硼酸。 量分析硼酸。
4) 正磷酸盐 溶解性： 溶解性： 磷酸二氢盐 ＞ 磷酸一氢盐 ＞ 磷酸盐 酸碱性： 酸碱性： 正磷酸盐在水中发生水解反应 Na3PO4 溶液显碱性 pH ＞ 12 Na2HPO4 溶液显弱碱性 pH = 9-10 NaH2PO4 溶液显弱酸性 pH = 4-5 稳定性：磷酸正盐>磷酸一氢盐 磷酸一氢盐>磷酸二氢盐 稳定性：磷酸正盐 磷酸一氢盐 磷酸二氢盐
As2O5
酸性(中强) 酸性( 酸性( 酸性(中强) 酸性(弱） 酸性(弱)
As2O5 + 6NaOH ＝2Na3AsO4 + 3 H2O
11 砷、锑、铋的氢氧化物和含氧酸 铋的氢氧化物和含氧酸
5) 正磷酸盐、焦磷酸盐的鉴别： 正磷酸盐、焦磷酸盐的鉴别： 正磷酸盐、偏磷酸盐和焦磷酸盐鉴别： 正磷酸盐、偏磷酸盐和焦磷酸盐鉴别： AgNO3 和蛋清溶液 AgNO3＋PO43-＝Ag3PO4↓(黄色 黄色) 黄色 AgNO3＋P2O72-＝Ag4P2O7↓(白色 白色) 白色 AgNO3＋PO3-＝AgPO3↓(白色 白色) 白色 蛋白质水溶液→ ＋蛋白质水溶液→白色沉淀 3-的鉴定 PO4 的鉴定——钼酸铵试剂 钼酸铵试剂 PO43-+12MoO42-+24H+ +3NH4+→ (NH4)3PO4·12MoO3·6H2O +6H2O (黄色 黄色) 黄色 8 磷的卤化物 水解性 PCl3 + 3 H2O ＝ H3PO3 + 3 HCl PCl5+ 4 H2O ＝ H3PO4 + 5 HCl
1到12族元素-概述说明以及解释
1到12族元素-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述：元素是构成物质的基本组成单位，根据元素在周期表中的位置不同，可以分为不同的族。
本文将重点介绍1到12族元素，这些元素在化学性质上具有一定的相似性。
1到12族元素分别是氢、碱金属、碱土金属、硼族、碳族、氮族、氧族、氟族、稀有气体、过渡金属、镧系元素和锕系元素。
通过对这些族元素的了解，可以帮助我们更深入地理解元素之间的关系，预测它们的化学性质，以及应用它们在各种领域中的重要性。
本文将对1到12族元素的性质、用途以及未来研究方向进行综述，为读者提供更全面的知识。
1.2 文章结构文章结构部分的内容如下:文章结构部分将重点介绍本文的组织结构和内容安排。
本文将分为引言、正文和结论三个部分。
在引言部分，将对1到12族元素进行概述，并介绍本文的目的和结构。
接着，在正文部分将详细探讨1到4族元素、5到8族元素和9到12族元素的特点和性质。
最后，在结论部分将总结1到12族元素的特点，并提出未来可能的研究方向和结论。
通过以上结构安排，读者将能够系统全面地了解1到12族元素的相关信息，同时也能为今后的研究和探讨提供一定的参考依据。
1.3 目的：本文旨在系统地介绍1到12族元素的特点和性质，帮助读者全面了解这些元素在化学和物理方面的表现。
通过对这些元素进行分类和比较，我们可以更好地理解它们在元素周期表中的位置以及它们之间的关系。
同时，通过对不同族元素的性质和行为进行探讨，我们还可以更深入地探讨元素周期表的规律性和周期性。
最终，我们希望读者能够通过本文对1到12族元素有一个清晰的认识，为进一步研究和应用这些元素打下基础。
2.正文2.1 1到4族元素1到4族元素是元素周期表中的第一至第四主族元素，它们包括氢（H）、锂（Li）、钠（Na）、钾（K）、铷（Rb）、铯（Cs）、钫（Fr）、铍（Be）、镓（Ga）、铟（In）、铊（Tl）、硼（B）、铝（Al）、镧（La）等元素。
无机化学-硼族、碳族元素-氢化物 (1)
COCl2 光气 1 ; HCN 氰化氢
10
1
乙硼烷的成键特征
最简单的硼烷是B2H6 2BH3(g) = B2H6(g) △H=－148kJ·mol-1
HH HCCH
HH
HH
? H B B H?
HH
C has 4 valence e, H has 1, so C2H6 has enough electrons (8+6) for 7 (2c2e) bonds.
3.6 氢化物
组成:
BnHn+4
BnHn+6 [BnHn]2-
硼烷
共20多种
缺电子性
命名：同碳烷
B2H6 乙硼烷 （ B1~B10 甲、乙、…辛、壬、癸）
B16H20
十六硼烷 （B11以上：十一 …）
若原子数目相同，而H原子数目不同：
B5H9 B5H11
戊硼烷-9 戊硼烷-11
毒性大
空气中允许的最高浓度10-6（ppm） 0.1
Brust, M.; Walker, M.; Bethell, D.; Schiffrin, D. J.; Whyman, R. J. Chem. Soc.,Chem. Comm. 1994, 801-802.
Wuelfing, W. P.; Gross, S. M.; Miles, D. T.; Murray, R. W. J. Am. Chem. Soc.Байду номын сангаас1998, 120, 12696-12697.
B2H6 only has 6+6=12 electrons,
making an
ethane-like
structure impossible.
元素化学 硼族、碳族元素
（2）B、C族元素的成键特征 ） 、 族元素的成键特征
元素 B 成键特征 Al3+ sp CO、CO2 、 sp2
石墨， 石墨，大π
Al
C
Si
离子键
sp2 BF3 共价键
sp2 AlCl3
sp3 SiO2 硅氧四面体， 硅氧四面体， 巨型分子
缺电子特征： 缺电子特征： 桥键 配位键
（作为中心离子） 作为中心离子）
（1）性质 ）
大多数硼烷易挥发(但B10H14的熔、沸点都较高 大多数硼烷易挥发( 的熔、 在常温下为固体) , 在常温下为固体)； • 所有挥发性硼烷都有毒； 所有挥发性硼烷都有毒 有毒； 稳定性很 • 多氢的硼烷BnHn＋6热稳定性很低； 多氢的硼烷B • 少氢的BnHn＋4对热较稳定； 少氢的B 对热较稳定； • 几乎所有硼烷都对氧化剂极为敏感； 几乎所有硼烷都对氧化剂极为敏感； • 除B10H14 不溶于水且几乎不与水作用外 , 其他 不溶于水且几乎不与水作用外, 所有硼烷在室温都与水反应而产生硼酸和氢 ； •BnHn2 － 阴离子的化学性质比相应的中性硼烷稳 B 定。
2.B、Al的缺电子性质及对比： 、 的缺电子性质及对比 及对比： • 单质 的多中心键（缺电子之故）； 单质B的多中心键 缺电子之故）； 的多中心键（ • 硼烷中的氢桥键与多中心少电子键； 硼烷中的氢桥键与多中心少电子键； • 硼酸的酸式电离： 硼酸的酸式电离： OH
B(OH)3 +H2O → [HO-B ← OH]- +H+
OH • 卤化硼和卤化铝的特征：为路易斯酸，可以形 卤化硼和卤化铝的特征：为路易斯酸， 成加合物。酸性： 成加合物。酸性：BF3>BCl3>BBr3>BI3（？）
第十篇 元素化学之P区元素
P区元素
第p区十元二素章概述p区元素(一)
§ 10.2 硼族元素
§ 10.3 碳族元素 § 10.4 氮族元素 § 10.5 氧族元素 § 10.6 卤族元素
p区元素化合物性质 的递变规律
p区元素概述
通性
价电子构型ns2np1～6 非金属向金属性过渡 电负性大，主要形成共价化合物
①第二周期元素具有反常性 (只有2s,2p轨道) 形成配合物时，配位数最多不超过4； 第二周期元素单键键能小于第三周期元
素单键键能(kJ/mol-1) E(N-N)=159 E(O-O)=142 E(F-F)=141 E(P-P)=209 E(S-S)=264 E(Cl-Cl)=199
②第四周期元素表现出异样性(d区插入)
价电子构型：ns2np2
氧化值 最大 配位数
C Si Ge
-4
+2 +4 (+2)
+4
+4
4 66
单质可形成原子晶体
Sn Pb
+2 +2 +4 (+4) 66
金属晶体
存在形式： 碳：金刚石、石墨；煤、石油、天然气；
碳酸盐； CO2 。 硅：SiO2和各种硅酸盐。
10.3.2 碳族元素的单质
碳单质的同素异形体：
缺电子化合物特点：
a. 易形成配位化合物HBF4 HF BF3
b. 易形成双聚物Al2Cl6
Cl Cl Cl Al Al
Cl Cl Cl
10.2.2 硼族元素的单质
10.2.3 硼的化合物
最简单的硼烷是B2H6
2BH3(g)=B2H6(g) △H=－148kJ·mol－1
碳族及硼族元素
可看作：PbO· PbO2
氧化铅：(PbO)：橙黄色
小结:
氧化性减弱，酸性增强 Pb(OH)4 Sn(OH)4 PbO2 酸 性 增 强 Sn(OH)2 碱性增强，还原性减弱 碱 性 增 强 Pb(OH)2
4 锡、铅的盐类
水解：
BX3 3H 2 O H 3 BO3 3HX (X Cl, Br, I) 4BF3 3H 2 O H 3 BO3 3H[BF4 ] BF3 HF HF BF3
2 卤化硅 SiX4 SiF4 聚集态 分子量 g 小 SiCl4 l SiBr4 l SiI4 s 大
2PbS + 3O2 PbO + C Sn + CO2 2PbO + 2SO2 Pb + CO
1 锡、铅的氢氧化物
Sn
2
适量OH-
H+
适量OH-
Sn(OH)2 (s,白) Pb(OH)2 (s,白)
过量OH-
[Sn(OH)4 ]
[Pb(OH) ] 3
2-
P b2 Sn
过量OH-
HNO3或HAc
红宝石(Cr3+) 蓝宝石(Fe3+,Cr3+) 黄玉/黄晶(Fe3+)
2 氢氧化铝：Al(OH)3 两性， 在碱性溶液中存在[Al(OH)4]-或[Al(OH)6]33 简便书写为AlO2 或AlO3
3 铝的卤化物
AlF3 离子键 AlCl3 AlBr3 共价键 AlI3
共价分子：熔点低,易挥发,易溶于有机溶剂。
C60的制备
二 硼族元素概述
硼族(ⅢA)：B, Al, Ga, In, Tl 价电子构型：ns2np1 缺电子元素：价电子数<价层轨道数 缺电子化合物: 成键电子对数<价层轨道数 例如：BF3，HBF4 特点：a. 易形成配位化合物HBF4 HF BF3
第12章 氮族、碳族和硼族元素
氮化学时间表（续）
1908年
1909年 和 ， 分
1925年
1928年
W．Ostwald 把NH3经过催化氧化以制取HN03(1901)的 方法扩大为工业规模(由于他在催化方面的成就，获得 1909年诺贝尔化学奖)。
在1913年以前，F．Haber 和 C．Bosch 合作，把氨的 催化合成扩大为大规模的工业过程 (Haber因在“由氮 氢合成氨”方面的贡献，而获得1918年诺贝尔化学奖 Bosch由于他对“化学高压法的发明和发展的贡献”而 享1931年诺贝尔奖，Haber法合成氨，是第一个高压工 业过程)。
明星分子NO
1992年NO被Science评为年度明星分子
广泛存在于各类细胞中独特的信息因子和效应因子，参 与机体心血管系统，神经系统，免疫系统等多方面生理 和病理的活动
掀起NO生物化学、生理学、病理学和药理学研究的热潮
1998年三位科学家因发现NO在心血管系统中的重要 作用获得诺贝尔奖
(2) 二氧化氮(NO2)
N原子外围电子是2S22P3，当2个N原子结合成N2 时，形成一个б键和二个π键。 键能：
2. 固氮
把空气中的N2转化为可利用的氮化合物，叫固氮 (Nitrogen fixation)。如：
CaC2十N2＝CaCN2十C Na2CO3十4C十N2＝2NaCN十3CO N2十3H2＝2NH3
从六十年代开始，人们仿生物固氮的方法，用过渡金 属的有机化合物和N2作用，在常温、常压下生成NH3。 固氮研究的主要原理是：或夺走N2分子中成键轨道中的 电子，或向N2分子反键轨道上加电子，使氮容易发生化 学反应。
(NH4 )3 PO4 3NH3 (g) H3PO4
(NH4 )2 SO4 NH3 (g) NH4HSO4
第13章-p区元素1硼族元素
12-3-3 硼酸及其盐
硼酸的性质
为固体酸。微溶于冷水，在热水中 溶解度增大（因为部分氢键断裂） 一元弱酸（非三元酸） H3BO3 + H2O [B(OH)4]- + H+ Ka=5.8×10-10
水溶液显酸性, 是由于硼原子是缺电子原子, 价层有空轨道，能接受水解离出的OH-孤对 电子，以配位键形式形成[B(OH)4]-。
电负性( p ) 2.0 1.5 1.6 1.7 1.8
13-2-1 硼族元素概述
ⅣA 硼(B) 铝(Al) 镓(Ga) 铟(In) 铊(Tl) 5 13 31 49 81 原子序数 价层电子构型 2s22p1 3s23p1 4s24p1 5s25p1 6s26p1 0、+1 0、+1 0、+1 0、+3 0、+3 为缺电子原子，可 价电子数价层电子轨道数 主要氧化数 +3 +3 (+3) 形成缺电子化合物 3 4 143 122 163 170 原子半径/pm 88 缺电子原子可作为 原 子 缺电子原子 等电子原子 多电子原子 离子半径 27 50 62 80 88.6 3+ 价电子数 r(M )/pm 中心原子形成： ‖ ∧ ∨ -1) 价层 电子 轨道数 I1/(kJ· mol 801 578 配位键 579 (558 589 如H[BF 4]) 特 点 有空轨道 有孤对电子 1.5 多中心键 1.6 1.7 1.8 电负性 ( p ) 2.0 ( 如 B 2H6) 举 例 B、Al C、Si、H N、O、X
易溶于水, 其溶解度随温度升高而增大 OH 易水解，水溶液呈碱性
O B O
硼砂
B4O72- + 7H2O
4H3BO3 + 2OH -
化学主族的名词解释
化学主族的名词解释化学主族是指元素周期表中IA、IIA、IIIA、IVA、VA、VIA、VIIA七个元素家族，它们分别是碱金属、碱土金属、硼族、碳族、氮族、氧族和卤族。
这七个家族具有一些共同的性质和特征，下面将对这些主要的化学主族进行逐一讨论。
1. 碱金属：碱金属主族包括锂（Li）、钠（Na）、钾（K）、铷（Rb）、铯（Cs）和钫（Fr）。
这些元素在周期表中位于第一群，它们都是最活泼的金属元素，通常以单质的形式存在。
它们具有低离化能、高电化学活性以及在水中放出氢气的特性。
由于活泼性很高，碱金属只存在于自然界中的化合物形式，如氯化钠和碳酸钠等。
2. 碱土金属：碱土金属主族包括铍（Be）、镁（Mg）、钙（Ca）、锶（Sr）、钡（Ba）和镭（Ra）。
这些元素在周期表中位于第二群，它们的性质与碱金属相似，但比碱金属更稳定。
碱土金属具有高熔点和难溶于水的特性，因此常以氧化物或硫酸盐的形式存在。
3. 硼族：硼族主族包括硼（B）、铝（Al）、镓（Ga）、铟（In）、铊（Tl）和镓（Nh）。
这些元素在周期表中位于第三族，它们的最外层电子配置为ns2np1。
硼族元素在化合物中通常表现为酸性物质，在水中具有一定的溶解性。
铝和铟是工业上广泛应用的金属，而硼则以它在玻璃和陶瓷制造中的应用而闻名。
4. 碳族：碳族主族包括碳（C）、硅（Si）、锗（Ge）、锡（Sn）、铅（Pb）和矾（Fl）。
这些元素位于周期表中的第四族，它们的最外层电子配置为ns2np2。
碳族元素在自然界中以广泛的形式存在，如碳是生命的基础，硅是地壳中第二丰富的元素。
碳素的特殊性质使得它形成了无数的有机化合物，使有机化学成为化学的重要分支。
5. 氮族：氮族主族包括氮（N）、磷（P）、砷（As）、锑（Sb）、锗（Bi）和鉅（Mc）。
这些元素位于周期表中的第五族，它们的最外层电子配置为ns2np3。
氮族元素的特点是在氧化还原反应中容易获取或丢失三个电子，因此它们在生物体系中起着重要的作用，如氮在蛋白质和核酸的构建中起着重要的作用。
无机化学-硼族、碳族元素-硼化物、碳化物
碳化钨
C4-
6ห้องสมุดไป่ตู้位
N
Ph2P
N
N
Au
Au PPh2
Ph2P Au C Au PPh2
Au
Ph2P
Au
N
N
PPh2
N
+2Ag+ +2Cu+
王泉明 课题组
N
Ph2P
N
Ag
Au
N
Au PPh2
Ph2P Au C Au PPh2
Au
Ph2P N
Au
N
Ag
PPh2
N
Ph2P N
N
Cu
N
Ph2P
Au
Au
C Au
Au
PPh2 PPh2
Au
Ph2P N
Au
Cu
N
PPh2
N
CaO (s) + 3C (s) CaC2 (s) + CO (g) 2000oC Ca (l) + 2C(s) CaC2 (s) >2000oC 2Na (am) + C2H2 (g) Na2C2(s) + H2 (g)
碳化物
（2）共价型碳化物
B 和 Si 与碳形成机械硬度很大的共价型固体化合物 。 碳化硼和碳化硅是原子型晶体，都是硬质材料 。
（3）金属型碳化物
金属型碳化物具有金属的导电性和光泽。许多d区元素和f区 元素能形成金属型碳化物。 从价键的观点看，C 原子实际上进入金属原子空的d轨道而形 成的，金属原子空的d轨道越多，该金属与碳的结合力就越强, 它们的机械硬度和许多性质都表明存在强的M – C键 。 金属型碳化物是很有前途的硬质材料，但目前只有钨和钛的 碳化物 。
第二节 p区元素
氧族元素有同素异形体，氧有O2、O3，硫有斜方硫、 单斜硫、弹性硫等 。
O3分子结构：中心氧原子sp2杂化，一个杂化轨道 被孤对电子占据，没有参与杂化的p轨道（有两个电 子）和两端的氧原子的p轨道（各有一个电子）相互 平行，形成垂直于分子平面的三中心四电子的离域π 键（大π键）。
5、 硫的含氧酸及其盐
1 、氧族元素概述
ⅥA 族称为氧族，价层电子构型 ns2np4 包括：氧(O) 硫(S) 硒(Se) 碲(Te) 钋(Po) 氧族元素从上到下，原子半径、离子半径逐渐增 大，电离能和电负性逐渐变小，元素的金属性逐渐 增强，非金属性逐渐减弱。 氧和硫是非金属，硒和碲是准金属，钋是金属。 氧和硫单质分子结构不同： O2 S8 环状单键结构 O O
氟有一些特殊性，如键能、电子亲和能比氯小。
单质的性质：是很活泼的非金属，具有氧化 性。
在化合物中，常见的氧化值为-1；除F外可显 示+1、+3、+5、+7的氧化值。 F2是最活泼的非金属，能和几乎所有的金属、 非金属化合，反应激烈；Cl2也能和所有金属 和大多数非金属化合；Br2、I2的活泼性比Cl2 差。
MgCl2+H2O
Mg(OH)Cl+HCl
SnCl2 + H2O = Sn(OH)Cl↓ + HCl
SbCl3 + H2O = SbOCl↓ + 2HCl
BiCl3 + H2O = BiOCl↓ + 2HCl
非金属卤化物：水解有三种类型 ① 与水反应生成非金属含氧酸和卤化氢。
如：BCl3, SiCl4, PCl5, AsF5
课件(温老师)-碳族硼族元素
溶剂热法 CCl4(l) + Na(s)
700℃ Ni-Co-Mn合金催化剂
非晶碳的金刚石
➢无定形碳(低结晶度碳) 炭黑（年产超过8×106t，94%用于橡胶制品的填料） 活性炭（高比表面积：400~2500 m2·g-1) 碳纤维（每架波音-767飞机需用1t 碳纤维材料）
形面，每个五边形均与5个六边形共边，而六边形则将12个五边形彼此
隔开. 与石墨相似，C60分子中每个C原子与周围三个C原子形成3个σ键 ，剩余的轨道和电子共同组成离域π键，可简单地将其表示为每个C原
子与周围3个C原子形成2个单键和1个双键。
（2）性质：金刚石的化学性质极稳定。石墨的化学性质总体
看来比较稳定，能形成类似 K+C8-这类化合物。 C60 室温下为 分子晶体（面心立方结构），能隙为1.5eV，这意味着固体 C60 为半导体。C60 的活泼性与分子中存在双键有关。用纯石墨作 电极，在 Ne 中放电，电弧中产生的碳烟沉积在水冷反应器的
感并用作润滑剂，但石墨是电
的良导体而后者是绝缘体。
石墨
B3N3H6 (无机苯) 立方氮化硼 六方氮化硼
8、自然存在和丰度
C，N，P是生物体的重要元素，C 与 O、H 形成的化合物 构成生物圈的主体 Si、O 形成的化合物构成地壳岩石圈的主体 。C以单质存在，其余大多以矿物形式存在，是 “稀散元素” 。
分子筛的功能和用途 离子交换功能 吸附功能 分离功能 催化功能
一个钠沸石笼
➢硅无机高分子
当今发展中的无机高分子材料有三大类：
R
R
O Si n
R
NP R
聚硅氧烷
聚磷腈
组成硅氧烷的基本结构单元为：
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厦门大学的富勒烯化学
提出了以氯原子稳定相邻五元环上活泼碳原子的方法
郑兰荪、谢素原团队
Science
2004, 304, 699
Nat. Chem. 2009, 1, 450.
Nat. Commun. 2011, 2, 420.
JACS
2010, 132, 12648.
Angew. Chem. Int. Ed. 2008, 47, 5340.
第三章、硼族、碳族元素
1
主要内容
➢ 元素概述 ➢ 单质 ➢ 硼化物/碳化物 ➢ 氢化物
➢卤化物 ➢ 氧化物 ➢ 价态问题
2
3.1 概述
III A B为非金属单质，
B Al, Ga, In, Tl是金属
Al 氧化态：
Ga
B, Al (+3 )
In
Ga, In (+1, +3)
Tl (+1) Tl 最大配位数
Ga-In eutectic
13
Al, Ga, In 易形成笼状簇合物
Al12
Ga12
In8
14
3.2.2 碳单质
碳的同素异形体
石墨
金刚石
富勒烯
15
富勒烯与碳纳米管
1996 Nobel prize in chemistry
J.R. Heath, S.C. O'Brien, H.W. Kroto, R.F. Curl, R.E. Smalley, Nature 318 , 162, (1985). 16
-BN (h-BN), hexagonal 六方
w-BN, 纤维锌矿 wurtzite structure
25
BN的性质
Material Density (g/cm3)
无定形
-BN
h-BN
2.28 ~2.1
c-BN
3.45
w-BN
3.49
graphite
~2.1
diamond
3.515
Mohs hardness
Nat. Mater. 2008, 7, 790.
Nat. Chem. 2010, 2, 269.
JACS
2008, 130, 15240.
JACS
2010, 132, 15093.
JACS
2010, 132, 17102. 17
石墨烯
Promising Electronic, Optical, Thermal,
Mechanical properties
It was reported that graphene has a breaking strength 200 times greater than steel the strongest material
C. Lee et al Science 2008, 321, 385
20
Exfoliated Graphene
K. S. Novoselov et al., Science 306, 666 (2004). 21
Graphene on Cu
22
C C3N4
23
C BN
高温、 高压(5 GPa)
24
不同结构的BN
-BN (c-BN), 闪锌矿 sphalerite (zinc blende) structure
19
How to make graphene?
• Strangely cheap and easy.
• Either draw with a piece of graphite, or repeatedly peel with Scotch tape
• Place samples on specific thickness of Silicon wafer. The wrong thickness of silicon leaves graphene invisible.
1.7
36.5
600║ 30 ┴
−2.7║ 38┴ 5.2
1.8
45
34
无定形硼 (棕色粉末)可用于生产硼钢。 硼钢主要用于制造 喷气发动机和核反应堆的控制棒。前一种用途基于其优良的 抗冲击性，后一种用途基于硼吸收中子的能力。
5
-硼
6
硼单质
பைடு நூலகம்
7
硼的笼结构
[B12H12]2-
8
其它晶体结构
CCP: Cubic Closed Packing (立方密堆积) HCP: Hexagonal Closed Packing (六方密堆积) BCC: Body Centered Cubic
18
石墨烯 2010年 诺贝尔物理奖
Andre Geim and Konstantin Novoselov
A. K. Geim & K. S. Novoselov. The rise of graphene. Nature Materials Vol 6 183-191 (March 2007)
ns2np1 B: 4 HBF4
其他: 6 Na3AlF6
IV A
氧化态
最大 配位数
C -4, +2, +4 (4)
Si -4, +4
6
Ge -4,(+2), +4 6
Sn +2, +4
6
Pb +2,(+4)
6
ns2np2
3
3.2 单质结构
4
3.2.1 硼单质
晶态硼： 黑灰色、单 质硬度仅次 于金刚石
• Graphene visible through feeble interference effect. Different thicknesses are different colors.
/news/2010-12-graphene-pencil-sticky-tape-videos.html
9
Al单质
立方最密堆积 (Cubic Close Packing) 面心立方结构 (Face Centered Cubic)
10
Ga 和 In
Ga In
11
Tl
12
Al 660 C Ga 30 C In 150 C Tl 303 C
熔点
Ga 镓 和 铟 可 以 形 成 低熔点合金，如 含 25% 铟 的 镓 合 金, 16℃便熔化。 若温度在熔点之 上, 镓和铟混合研 磨时便可自动形 成合金。
1–2 9.5–10 ~10
1–2
10
Knoop hardness (GPa)
10
Bulk modulus (GPa) 100
Thermal conductivity (W/m.K)
3
Thermal expansion (10−6/°C)
Bandgap (eV)
5.05
Refractive index