15-碳族元素PPT课件
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高中化学7.1碳族元素第一课时课件人教必修1.ppt
加热条件下，可与许多物质反应
Si+O2 =△= SiO2 Si+C 高=温= SiC（金刚砂)
高温
Si+2Cl2 == SiCl4 Si+2H2 高=温= SiH4
3.制备：SiO2 + 2C 高==温 Si + 2CO
4.用途
二、硅
1.物理性质： 灰黑色固体，有金属光泽，硬而脆，熔 沸点高，不溶于水，是良好的半导体。
（硅有两种同素异形体：晶体硅和无定形硅）
2.化学性质:
常温下，化学性质稳定，只能与氟气、氟化氢、强碱反应。
Si+2F2 = SiF4 Si+4HF = SiF4 ↑ +2H2 ↑ Si+2NaOH+H2O = Na2SiO3+2H2↑
组成
碳C 硅 Si
锗 Ge 锡 Sn 铅 Pb
得 失非金 电 电金属 子 子属性 能 能性逐 力 力逐渐 逐 逐渐增 渐 渐减强 减 增弱 弱强
碳族元素的物理性质
主要
色、态
密度 熔点 沸点 化合价
碳
金刚石：无色固体 石墨：灰黑色固体
逐
硅 灰黑色固体，
有金属光泽
渐 增 大
锗 银灰色固体
锡 银白色固体 铅 蓝白色固体
稳定性逐渐减弱
最高价氧化物对应 水化物（H2RO3或 H4RO4）的酸碱性
酸性减弱、碱性增强
氧化物类型
RO与RO2
思考题
在金属活动性顺序表中Sn的金 属活动性比Pb强，而根据元素周 期表中金属性的递变规律ห้องสมุดไป่ตู้Pb的 金属性比Sn强，矛盾吗？
金属性——金属在干态时的失电子能力 金属活动性——金属在水溶液里的失电子能力
碳族元素 PPT课件
琢磨的金刚石为钻石
• 世界上最大的金刚石是库利南钻石 ，重3106克 拉，约合621克 ，切割成9块大钻石和96粒小钻 石，大的一颗取名非洲之星（也叫库利南一号）， 重530.2克拉，被加工成梨形镶在英国国王的令 牌上，第二大的叫库利南二号，重317克拉，镶 在英王王冠上）。
• 我国迄今为止发现的最大的金刚石重158.786克 拉，约重31.75克，这就是“常林钻石”。
价+4价稳定，Pb化合价+2价稳定.
稳定性:Pb2+ > Pb4+ 氧化性:Pb2+< Pb4+
PbO2+4HCl(浓) PbCl2+Cl2+2H2O
PbO2具有强氧化性
2、最高价氧化物通式为RO2对应水合物通 式为H2RO3[H4RO4或者R(OH)4].
3、氢化物通式为RH4
（二） 递变性:递变规律（从C 到Pb）
性
硅是半导体。
质
Si和Ge是典型的半导体
罗马帝国衰败
• 铅为有毒重金属元素，其症状为：胃疼， 头痛，颤抖，神经性烦躁，在最严重的情 况下，可能人事不省，直至死亡。科学家 发现：城市儿童血样即使铅的浓度保持可 接受水平，仍然明显影响到儿童智力发育 和表现行为异常。
议
一 议
小孩吃铅笔会引起慢 性中毒吗？
+4 +4 +4 +4 +4
CO2 SiO2 GeO2 SnO2 PbO2
H2 CO3 H2 SiO3 Ge(OH) 4 Sn(OH) 4 Pb(OH) 4 或H4SiO4
酸性减弱、碱性增强
氢化物的化学 式及稳定性强 弱
CH4 SiH稳4定性减弱
化学课件《碳族元素》优秀ppt2 人教版
硅酸盐的种类很多，结构也很复杂，通常 可用二氧化硅和金属氧化物的形式来表示 其组成。
表示方法：金属元素氧化物写在前面，再 写SiO2，最后写H2O；氧化物之间用“·” 隔开。 硅酸钠：Na2SiO3可以写成Na2O ·SiO2 高岭石：Al2(Si2O5)(OH)4 Al2O3 ·2SiO22H2O 钙长石：CaAl2SiO6 CaO ·Al2O3 ·SiO2
126.在寒冷中颤抖过的人倍觉太阳的温暖，经历过各种人生烦恼的人，才懂得生命的珍贵。――[怀特曼] 127.一般的伟人总是让身边的人感到渺小；但真正的伟人却能让身边的人认为自己很伟大。――[G.K.Chesteron]
128.医生知道的事如此的少，他们的收费却是如此的高。――[马克吐温] 129.问题不在于：一个人能够轻蔑、藐视或批评什么，而是在于：他能够喜爱、看重以及欣赏什么。――[约翰·鲁斯金]
CO2 ＋ CaO＝CaCO3
高温 CaO＋SiO2 CaSiO3
与碱反应 与水反应
CO2 ＋2NaOH＝
SiO2 ＋2NaOH＝
Na2CO3+H2O
Na2SiO3+H2O
CO2 ＋ H2O＝H2CO3
不反应
二氧化硅的化学性质
可以与碱和碱性氧化物反应 弱氧化性 与盐反应（固体） 与氢氟酸反应（腐蚀玻璃）
硅的工业制法
在工业上，用碳在高温下还原二氧化硅的方 法制得粗硅。
SiO2 ＋2C 高温 Si（粗硅）＋2CO↑ 与氯反应：Si ＋2Cl2 ＝ SiCl4(温度为400～500℃) 生成的SiCl4液体通过精馏，除去其中的硼、砷 等杂质。然后用氢气还原：
SiCl4 ＋2H2 高温 Si ＋ 4HCl
97.有三个人是我的朋友爱我的人.恨我的人.以及对我冷漠的人。 爱我的人教我温柔；恨我的人教我谨慎；对我冷漠的人教我自立。――[J·E·丁格] 98.过去的事已经一去不复返。聪明的人是考虑现在和未来，根本无暇去想过去的事。――[英国哲学家培根] 99.真正的发现之旅不只是为了寻找全新的景色，也为了拥有全新的眼光。――[马塞尔·普劳斯特] 100.这个世界总是充满美好的事物，然而能看到这些美好事物的人，事实上是少之又少。――[罗丹] 101.称赞不但对人的感情，而且对人的理智也发生巨大的作用，在这种令人愉快的影响之下，我觉得更加聪明了，各种想法，以异常的速度接连涌入我的脑际。――[托尔斯泰] 102.人生过程的景观一直在变化，向前跨进，就看到与初始不同的景观，再上前去，又是另一番新的气候――。[叔本华] 103.为何我们如此汲汲于名利，如果一个人和他的同伴保持不一样的速度，或许他耳中听到的是不同的旋律，让他随他所听到的旋律走，无论快慢或远近。――[梭罗] 104.我们最容易不吝惜的是时间，而我们应该最担心的也是时间；因为没有时间的话，我们在世界上什么也不能做。――[威廉·彭] 105.人类的悲剧，就是想延长自己的寿命。我们往往只憧憬地平线那端的神奇【违禁词，被屏蔽】，而忘了去欣赏今天窗外正在盛开的玫瑰花。――[戴尔·卡内基] 106.休息并非无所事事，夏日炎炎时躺在树底下的草地，听着潺潺的水声，看着飘过的白云，亦非浪费时间。――[约翰·罗伯克] 107.没有人会只因年龄而衰老，我们是因放弃我们的理想而衰老。年龄会使皮肤老化，而放弃热情却会使灵魂老化。――[撒母耳·厄尔曼] 108.快乐和智能的区别在于：自认最快乐的人实际上就是最快乐的，但自认为最明智的人一般而言却是最愚蠢的。――[卡雷贝·C·科尔顿] 109.每个人皆有连自己都不清楚的潜在能力。无论是谁，在千钧一发之际，往往能轻易解决从前认为极不可能解决的事。――[戴尔·卡内基] 110.每天安静地坐十五分钟·倾听你的气息，感觉它，感觉你自己，并且试着什么都不想。――[艾瑞克·佛洛姆] 111.你知道何谓沮丧---就是你用一辈子工夫，在公司或任何领域里往上攀爬，却在抵达最高处的同时，发现自己爬错了墙头。－－[坎伯] 112.「伟大」这个名词未必非出现在规模很大的事情不可；生活中微小之处，照样可以伟大。――[布鲁克斯] 113.人生的目的有二：先是获得你想要的；然后是享受你所获得的。只有最明智的人类做到第二点。――[罗根·皮沙尔·史密斯] 114.要经常听.时常想.时时学习，才是真正的生活方式。对任何事既不抱希望，也不肯学习的人，没有生存的资格。
碳族元素PPT课件7 人教课标版优质课件
课堂练习
4.某元素位于元素周期性表的A族，它是良好的半导
体材料，其金属性比非金属性强，所以通常认为它是
金属，此元素可能是（ B ）
A. Si
B. Ge
C. Sn
D. Pb
5.下列有关碳族元素的叙述中，不正确的是（ B、D ） A．碳族元素易形成共价化合物
B．碳族元素最高价氧化物均易溶于水
C．碳族元素中硅和锗可作半导体材料
氧化物形式应为 ，其盐的形式应为
。
（2）已知铅的＋2价化合物是稳定的，则铅的＋4价化合物应
具有较强的氧化性。PbO2与浓盐酸可发生氧化还原反应生成氯气。 试写出Pb3O4与浓盐酸发生反应的化学方程式。
参考答案
（1）题中铅元素的化合价与铁元素不同，呈＋2价和＋4价， 所以氧化物形式写成2PbO·PbO2 ，盐的形式写成 Pb2PbO4 （2）Pb3O4 ＋ 8HCl ＝ 3PbCl2 ＋Cl2↑＋4H2O
主族元素之间的中间位置，既不容易量失去电子， 又不容易得到电子，所以容易形成共价化合物。
2、为什么单质熔点的变化是从低→高→低？ 碳和硅的单质的微粒间的作用力是共价键，原子
晶体，其碳的键长比硅的键长短， 共价键稳定，故碳 的单质比硅的单质熔点高；而锗、锡、铅单质的微粒 间为金属键，其键能依次减弱，故其熔点降低。
碳族元素
碳族元素在元素周期表中的位置
C Si Ge Sn Pb
阅读课本并思考题
1.碳族元素在原子结构上的共同点和不同点？
2.根据所学的元素周期律知识，试推断碳族元素 性质变化的一些规律。
碳原子结构特征
硅原子结构特征
锗原子结构特征
锡原子结构特征
铅原子结构特征
Uu原子结构特征
碳族元素无机非金属材料优秀课件PPT.
启发，克罗托（kroto)等提出 C60是由60个碳原子构 成的球形32面体，即由12个五边形和20个六边形构成。
其中五边形彼此不相连，只与六边形相连。随后将 C60分子命名为布克米尼斯持•富勒烯 （BuckminsterFuller）。由于C60分子的结构酷似足 球，所以又称为足球烯（Footballene）除C60外，具 有封闭笼状结构的还可能有 C28、C32、C50、C70、 C84、……C240、C540等，统称为Fullerenes，中文译名 为富勒烯。
O 等 34.2 在评标期间，投标人企图影响招标人、招标代理机构和评标委员会而获得评标信息的任何活动，都将导致其投标被拒绝，并承担
Ca(OH) 相应的法律责任。
2
2
C 1．服务是为了维持工作权
一个卓越的企业应该规划衡量标准——具体的服务内涵，与其服务需求和服务策略相对应。在服务挂帅的前提下，很多企业也在向服
____________________________________________________________ 1、经审批合格，交清管理保证金，在管理处办理临时施工证方可开工。
H2O
Ca(OH)2或△
C2H2
四、酸式盐性质的一般规律
1水、，一如1般C、a来C在O说3水难，中溶正的于盐溶水较解，难性Ca溶（（于与HC水正O3时盐），比2易酸较溶式）于盐：水较。易但溶应于 注意NaHCO3的溶解度比Na2CO3小。 盐2与、足强量2酸、强的与碱酸酸反式或应盐碱生只反成与应正碱：盐反，应与而足不量与强酸酸反反应应；生弱成酸弱的酸酸。式
点燃后在火焰上罩上干燥的
检 验 烧杯和粘有澄清石灰水的烧杯， 方 法 出现浑浊
使澄清石灰水变浑浊
工业制法
其中五边形彼此不相连，只与六边形相连。随后将 C60分子命名为布克米尼斯持•富勒烯 （BuckminsterFuller）。由于C60分子的结构酷似足 球，所以又称为足球烯（Footballene）除C60外，具 有封闭笼状结构的还可能有 C28、C32、C50、C70、 C84、……C240、C540等，统称为Fullerenes，中文译名 为富勒烯。
O 等 34.2 在评标期间，投标人企图影响招标人、招标代理机构和评标委员会而获得评标信息的任何活动，都将导致其投标被拒绝，并承担
Ca(OH) 相应的法律责任。
2
2
C 1．服务是为了维持工作权
一个卓越的企业应该规划衡量标准——具体的服务内涵，与其服务需求和服务策略相对应。在服务挂帅的前提下，很多企业也在向服
____________________________________________________________ 1、经审批合格，交清管理保证金，在管理处办理临时施工证方可开工。
H2O
Ca(OH)2或△
C2H2
四、酸式盐性质的一般规律
1水、，一如1般C、a来C在O说3水难，中溶正的于盐溶水较解，难性Ca溶（（于与HC水正O3时盐），比2易酸较溶式）于盐：水较。易但溶应于 注意NaHCO3的溶解度比Na2CO3小。 盐2与、足强量2酸、强的与碱酸酸反式或应盐碱生只反成与应正碱：盐反，应与而足不量与强酸酸反反应应；生弱成酸弱的酸酸。式
点燃后在火焰上罩上干燥的
检 验 烧杯和粘有澄清石灰水的烧杯， 方 法 出现浑浊
使澄清石灰水变浑浊
工业制法
第十五章碳族元素ppt课件
熔点最高为W（3683±20K）]
2019/5/29 8
原子晶体，C：sp3等 性杂化，所有价电子都 参与了共价键的形成, 晶体中没有自由电子， 因此不导电。室温下对 所有化学试剂显惰性。
用途：钻石、装饰品， 钻头，磨削工具。
2019/5/29 9
2019/5/29 10
石墨晶体
混合型晶体-原子晶体、分子晶体、金属晶体。
2019/5/29 13
制备：用纯石墨做电极， 在氦气氛中放电，电弧中 产生的碳烟沉积在水冷反 应器内壁，此碳烟中有C60、 C70等碳原子簇。
用途:超导体（嵌入碱 金属）、有机软铁磁体、 光学材料、功能高分子材 料、生物活性材料等。
2019/5/29 14
碳纳米管
2019/5/29 15
无定形碳
实验室：CaCO3+2HCI
CO2↑+CaCI2+H2O
2019/5/29 25
结构：
∶C
O∶ 与N2是等电子体（14个电子）
CO :[KK(2s )2(*2s )2(2py )2(2pz )2(2px )2 ]
思考题：O和C的电负性差值较大（3.44-2.25=0.89）， 但CO分子的偶极矩却很小（0.12D），说明原因。
2019/5/29 34
工业上PbO2主要用于制造铅蓄电池（正极） 电极反应
负：PbSO4+2е-=Pb+SO42- (ψθ=-0.356V） 正：PbO2+SO42- +4H++2е-=PbSO4+2H2O
(ψθ=1.69V）
总反应：
PbO2+Pb+2H2SO4
放电 充电
2PbSO4+2H2O
2019/5/29 8
原子晶体，C：sp3等 性杂化，所有价电子都 参与了共价键的形成, 晶体中没有自由电子， 因此不导电。室温下对 所有化学试剂显惰性。
用途：钻石、装饰品， 钻头，磨削工具。
2019/5/29 9
2019/5/29 10
石墨晶体
混合型晶体-原子晶体、分子晶体、金属晶体。
2019/5/29 13
制备：用纯石墨做电极， 在氦气氛中放电，电弧中 产生的碳烟沉积在水冷反 应器内壁，此碳烟中有C60、 C70等碳原子簇。
用途:超导体（嵌入碱 金属）、有机软铁磁体、 光学材料、功能高分子材 料、生物活性材料等。
2019/5/29 14
碳纳米管
2019/5/29 15
无定形碳
实验室：CaCO3+2HCI
CO2↑+CaCI2+H2O
2019/5/29 25
结构：
∶C
O∶ 与N2是等电子体（14个电子）
CO :[KK(2s )2(*2s )2(2py )2(2pz )2(2px )2 ]
思考题：O和C的电负性差值较大（3.44-2.25=0.89）， 但CO分子的偶极矩却很小（0.12D），说明原因。
2019/5/29 34
工业上PbO2主要用于制造铅蓄电池（正极） 电极反应
负：PbSO4+2е-=Pb+SO42- (ψθ=-0.356V） 正：PbO2+SO42- +4H++2е-=PbSO4+2H2O
(ψθ=1.69V）
总反应：
PbO2+Pb+2H2SO4
放电 充电
2PbSO4+2H2O
碳族元素ppt4 人教版
金属性：
金属活泼性: Sn
Sn ____Pb <
> Pb
碳族元素单质的性质
元素 颜色、状态 符号
C
金刚石：无色固体 石墨:灰黑色固体 晶体硅:灰黑色固体 银灰色固体 银白色固体 蓝白色固体
密度 g·cm-3 3.51 2.25
2.32 5.35 7.28 11.34
熔点
OC
沸点
OC
3550 3652 1410 937.4 231.9 327.5
②最高价氧化物的水化物通式：H2RO3（ H4RO4）或 R（OH）4 ③氢化物的通式：RH4 (2)碳族元素性质的递变性 碳 硅 锗 锡
铅
得电子能力：逐渐减弱 失电子能力：逐渐增强 非金属性：逐渐减弱 金属性：逐渐增强
氧化性：逐渐减弱
还原性：逐渐增强
讨论：从各元素的非金属性和金属性强弱来分析
各元素最高价氧化物的水化物的酸碱性以及氢化 物的稳定性是怎样变化的？
4、化学性质为什么不活泼？ 硅有那些化学性质？ 5、工业上如何生产硅？ 6、用途
一、硅
1.硅的存在
A、地壳中各元素的含量： 氧 硅 铝 铁 钙 … 硅居第二位； B、自然界中，无游离态硅，只有化 合态存在的硅，几乎全部是SiO2和硅 酸盐，存在于各种矿物和岩石中。
2019/2/11
单元菜单
透明的石英玛瑙三来自 硅酸和硅酸盐1 .硅酸： H2SiO3 难溶于水的弱酸，受热易分解
同上 硅胶(强调) 原硅酸：H4SiO4
2. 硅酸盐
硅酸钠是一种白色的固体物质 ,易溶于水,其水溶液 多硅酸：硅酸或多硅酸缩水后的产物 俗称水玻璃，呈粘稠状，能与盐酸等强酸反应， 能与CO2和H2O反应。
碳族元素 ppt课件
C-C Si-Si C H Si
222PPT课件345.6
2.55 2.2 12.490
☞还原性
SiH4 + 2O2 = SiO2 + 2H2O SiH4 + 2KMnO4 = 2MnO2↓ + K2SiO3 + H2 + H2O SiH4 + 8AgNO3 + 2H2O = 8Ag↓ + SiO2↓ + 8HNO3
☞与非金属反应
CO＋2H2
Cr2O3·ZnO，623－673K
====================
CH3OH
Fe,Co或Ni 523K, 101KPa
CO＋3H2 ================= CH4＋H2O
活性碳
CO＋Cl2 ====== COCPPlT2课件
13
☞二氧化碳 O=C=O
☞ 热稳定性与阳离子的极化能力有关，阳离子的
热 极化能力越强，稳定性越差。稳定性：正盐>酸 稳 式盐>碳酸 定
性
碱金属盐 > 碱土金属盐 > 重金属盐
碱土金属盐随半PP径T课件的增大而增强
16
Na2CO3 ，K2CO3 和 (NH4)2CO3 等均易溶于水。但 NaHCO3 ，KHCO3 和 NH4HCO3 的溶解度相对小些。
第十七章 碳族元素
ⅣA 碳 6C 硅 14Si 锗 32Ge 锡 50Sn 铅 82Pb
PPT课件
1
教学要求：
1. 掌握碳、硅、锗、锡、铅的单质、氢化物、 卤化物、硫化物、氧化物、含氧酸及其盐的结 构和性质。
２. 掌握锗分族元素及其化合物性质变化规律。 低价锡盐的还原性和常见铅盐的性质和用途
相关主题
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本章的重点是：1、碳的氧化物和碳酸盐，锡和铅的氧化 物、硫化物和相应的酸。氧化、还原性质。
2、无机化合物的水解性质规律。
.
2
碳族元素的通性
。
碳C
硅 Si
锗 Ge 锡 Sn 铅 Pb
价层电子构 型
主要氧化数
2s22p2
+4、（+2）
3s23p2 4s24p
2 +4、（+2） +4、+2
5s25p2
+2、+4
.
12
15-2-1 氧化物
碳有许多氧化物，已见报导的
有CO、CO2、C3O2、C4O3、C5O2 和C12O9，其中常见的是CO和CO2。
一、一氧化碳
1、结构
CO分子和N2分子各有10个价 电子，它们是等电子体，两者的分
子轨道的能级次序形式相同：
CO[KK(s2s)2(s2s*)2(py2p)2(pz2p)2 (s2p)2],由一个s键,一个双电子p键和
CO
分子电子构造示意图
一个电子来于O原子的p配键组成。 C O
s 2*p p *2 p
s 2p p 2p s 2*s s 2s
CO
.
13
CO分子中，电子云偏向 氧原子，但是配键是由氧原子 的电子对反馈到碳原子上，这 样又使得氧原子略带正电性， 碳原子略带负电性，两种因素 相互作用使CO的偶极短几乎 为零。正是因为碳原子略带负 电性使得孤电子对（体积稍大， 核对电子对的控制降低）具有 CO 分子电子构造示意图 活性。
碳和硅可以用sp、sp2和sp3杂化轨道形成2到4个s键。碳的 原子半径小，还能形成pp-pp键，所以碳能形成多重键(双键 或叁键)，硅的半径大，不易形成pp-pp键，所以Si的sp和sp2 态不稳定，很难形成多重键(双键或叁键)。
锡和铅的原子序数的增大，因ns2电子对效应的影响，稳定 氧化态由+4变为+2。
4
碳、硅的氧化态
电子构型
常见氧化态
C
[He]2s22p2 -2,-4,0,+2,+4
Si
[Ne]3s23p2
-4,0,+2,+4
Sn
[Ne]5s25p2
0,+2,+4
Pb
[Ne]6s26p2
0,+2,+4
.
5
碳、硅的成键特征：
碳与硅的价电子构型为ns2np2,价电子数目与价电子轨道数 相等,它们被称为等电子原子。
6s26p2
（+4）、+2
原子共价半 径/pm
熔点/K
77 3823
第一电离势 1086
/(kJ·mol-1)
电子亲和能 122.5
/(kJ·mol-1)
电负性（鲍 2.55
林）
118 1683 787 119.7 1.90
122 141
154
1110 405
501
762 709
716
115.8 120.6 101.3
C80球碳 C60球碳可与氢发生加成反应。
C80.Biblioteka 112. 碳纳米管： 1991年日本Sumio Iijima用电弧放电法制备C60 得到的碳炱中发现管状的碳管碳的壁为类石墨二维 结构，基本上由六元并环构成，按管壁上的碳碳键 与管轴的几何关系可分为“扶手椅管”、“锯齿状 管”和“螺管”三大类，按管口是否封闭可分为 “封口管”和“开口管”，按管壁层数可分为单层 管（SWNT）和多层管（MWNT）。管碳的长度通 常只达到纳米级（1nm=10-9m）。
.
6
15-2 碳及其重要化合物
碳的杂化与成键特征 同素异性体
等电子体原理
氧
化
物
碳酸和碳酸盐
碳的硫化物和卤化物
.
7
碳的杂化与特性
一、碳的杂化类型
sp3 四面体
金刚石 CH4
sp2 平面三角形 石墨 CO32- C6H6
sp 直线形
CO2 CS2 C2H2
二、碳的特性
碳在同族元素中，由于它的原子半径最小，电负 性最大，电离能也最高，又没有d轨道，所以它与本 族其它元素之间的差异较大（p区第二周期的元素都 有此特点）。这差异主要表现在：
2.01
11.8（Ⅱ） 1.87（Ⅱ） 1.96（Ⅳ） 2.33（Ⅳ）
.
3
碳族元素晶体的熔点高低差异很大。
碳单键键能大,碳结合成链能力强;硅 的 Si-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
.
.
10
三、碳的新单质
1、C60球碳：
1985年9月初美国Rice大学Smalley、Koroto 和Curl在氦气流里用激光气化石墨，发现了像足球 一样的碳分子—C60，后来发现，它只是一个碳的一 大类新同素异形体——球碳Cn大家族里一员。获 1996年诺贝尔奖。
2、其它球碳
C20球碳 C24球碳 C36球碳
合成金刚石的新方法。 20世纪50年代高温高压石墨转化为金刚石。
20世纪80年代微波炉中烃分解为金刚石。 20世纪90年代CCl4+Na得到金刚石微晶。
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9
二、石墨 石墨分子结构是层形结构，每层是由无限个碳六元环所 形成的平面，其中的碳原子取sp2杂化，与苯的结构类似， 每个碳原子尚余一个未参与杂化的p轨道，垂直于分子平面 而相互平行。平行的n个p轨道共n个电子在一起形成了弥散 在整个层的n个碳原子上下形成了一个p-p大键。 电子在这个大键中可以自由移动，即石墨能导电。在 层与层之间是分子间作用力，因此层与层之间就能滑动，石 墨粉可以做润滑剂，再加上它的颜色是黑色的，它又可做颜 料和铅笔芯。
第15章 碳族元素
通 性
碳 的 重 要 化 合 物
硅 及 其 重 要 化 合 物
锡 铅 及 其 重 要 化 合
无 机 化 合 物 的 水 解
物性
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1
15-1 碳族元素的通性
碳族元素有：碳（C)、硅(Si)、锗(Ge)、锡(Sn)、铅(Pb) 所构成。
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。本章只讨论碳的无机化合物 部分。
(1)它的最高配位数为4， (2)碳的成链能力最强； (3)不但碳原子间易形成多重键，而且能与其它元 素如氮、氧、硫和磷形成多重键。
后二点是碳化合物特别多的原因。
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8
碳的同素异性体
碳有金刚石和石墨C60等同素异性体。无定形炭(如 木炭)本质上都是纯度不等的石墨微晶。
一、金刚石 金刚石的外观是无色透明的固体，为原子晶体，每 个碳原了都以sp3杂化轨道和其它四个原子形成共价键， 形成一种网状的巨形分于,再由于C一C键的键能相当高, 使得金刚石的硬度非常大,分子中没有自由电子,不导电; 在工业上可用于刀具来切割金属及制造高档装饰品。
2、无机化合物的水解性质规律。
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2
碳族元素的通性
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碳C
硅 Si
锗 Ge 锡 Sn 铅 Pb
价层电子构 型
主要氧化数
2s22p2
+4、（+2）
3s23p2 4s24p
2 +4、（+2） +4、+2
5s25p2
+2、+4
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15-2-1 氧化物
碳有许多氧化物，已见报导的
有CO、CO2、C3O2、C4O3、C5O2 和C12O9，其中常见的是CO和CO2。
一、一氧化碳
1、结构
CO分子和N2分子各有10个价 电子，它们是等电子体，两者的分
子轨道的能级次序形式相同：
CO[KK(s2s)2(s2s*)2(py2p)2(pz2p)2 (s2p)2],由一个s键,一个双电子p键和
CO
分子电子构造示意图
一个电子来于O原子的p配键组成。 C O
s 2*p p *2 p
s 2p p 2p s 2*s s 2s
CO
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CO分子中，电子云偏向 氧原子，但是配键是由氧原子 的电子对反馈到碳原子上，这 样又使得氧原子略带正电性， 碳原子略带负电性，两种因素 相互作用使CO的偶极短几乎 为零。正是因为碳原子略带负 电性使得孤电子对（体积稍大， 核对电子对的控制降低）具有 CO 分子电子构造示意图 活性。
碳和硅可以用sp、sp2和sp3杂化轨道形成2到4个s键。碳的 原子半径小，还能形成pp-pp键，所以碳能形成多重键(双键 或叁键)，硅的半径大，不易形成pp-pp键，所以Si的sp和sp2 态不稳定，很难形成多重键(双键或叁键)。
锡和铅的原子序数的增大，因ns2电子对效应的影响，稳定 氧化态由+4变为+2。
4
碳、硅的氧化态
电子构型
常见氧化态
C
[He]2s22p2 -2,-4,0,+2,+4
Si
[Ne]3s23p2
-4,0,+2,+4
Sn
[Ne]5s25p2
0,+2,+4
Pb
[Ne]6s26p2
0,+2,+4
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5
碳、硅的成键特征：
碳与硅的价电子构型为ns2np2,价电子数目与价电子轨道数 相等,它们被称为等电子原子。
6s26p2
（+4）、+2
原子共价半 径/pm
熔点/K
77 3823
第一电离势 1086
/(kJ·mol-1)
电子亲和能 122.5
/(kJ·mol-1)
电负性（鲍 2.55
林）
118 1683 787 119.7 1.90
122 141
154
1110 405
501
762 709
716
115.8 120.6 101.3
C80球碳 C60球碳可与氢发生加成反应。
C80.Biblioteka 112. 碳纳米管： 1991年日本Sumio Iijima用电弧放电法制备C60 得到的碳炱中发现管状的碳管碳的壁为类石墨二维 结构，基本上由六元并环构成，按管壁上的碳碳键 与管轴的几何关系可分为“扶手椅管”、“锯齿状 管”和“螺管”三大类，按管口是否封闭可分为 “封口管”和“开口管”，按管壁层数可分为单层 管（SWNT）和多层管（MWNT）。管碳的长度通 常只达到纳米级（1nm=10-9m）。
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6
15-2 碳及其重要化合物
碳的杂化与成键特征 同素异性体
等电子体原理
氧
化
物
碳酸和碳酸盐
碳的硫化物和卤化物
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7
碳的杂化与特性
一、碳的杂化类型
sp3 四面体
金刚石 CH4
sp2 平面三角形 石墨 CO32- C6H6
sp 直线形
CO2 CS2 C2H2
二、碳的特性
碳在同族元素中，由于它的原子半径最小，电负 性最大，电离能也最高，又没有d轨道，所以它与本 族其它元素之间的差异较大（p区第二周期的元素都 有此特点）。这差异主要表现在：
2.01
11.8（Ⅱ） 1.87（Ⅱ） 1.96（Ⅳ） 2.33（Ⅳ）
.
3
碳族元素晶体的熔点高低差异很大。
碳单键键能大,碳结合成链能力强;硅 的 Si-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
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10
三、碳的新单质
1、C60球碳：
1985年9月初美国Rice大学Smalley、Koroto 和Curl在氦气流里用激光气化石墨，发现了像足球 一样的碳分子—C60，后来发现，它只是一个碳的一 大类新同素异形体——球碳Cn大家族里一员。获 1996年诺贝尔奖。
2、其它球碳
C20球碳 C24球碳 C36球碳
合成金刚石的新方法。 20世纪50年代高温高压石墨转化为金刚石。
20世纪80年代微波炉中烃分解为金刚石。 20世纪90年代CCl4+Na得到金刚石微晶。
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二、石墨 石墨分子结构是层形结构，每层是由无限个碳六元环所 形成的平面，其中的碳原子取sp2杂化，与苯的结构类似， 每个碳原子尚余一个未参与杂化的p轨道，垂直于分子平面 而相互平行。平行的n个p轨道共n个电子在一起形成了弥散 在整个层的n个碳原子上下形成了一个p-p大键。 电子在这个大键中可以自由移动，即石墨能导电。在 层与层之间是分子间作用力，因此层与层之间就能滑动，石 墨粉可以做润滑剂，再加上它的颜色是黑色的，它又可做颜 料和铅笔芯。
第15章 碳族元素
通 性
碳 的 重 要 化 合 物
硅 及 其 重 要 化 合 物
锡 铅 及 其 重 要 化 合
无 机 化 合 物 的 水 解
物性
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15-1 碳族元素的通性
碳族元素有：碳（C)、硅(Si)、锗(Ge)、锡(Sn)、铅(Pb) 所构成。
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。本章只讨论碳的无机化合物 部分。
(1)它的最高配位数为4， (2)碳的成链能力最强； (3)不但碳原子间易形成多重键，而且能与其它元 素如氮、氧、硫和磷形成多重键。
后二点是碳化合物特别多的原因。
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碳的同素异性体
碳有金刚石和石墨C60等同素异性体。无定形炭(如 木炭)本质上都是纯度不等的石墨微晶。
一、金刚石 金刚石的外观是无色透明的固体，为原子晶体，每 个碳原了都以sp3杂化轨道和其它四个原子形成共价键， 形成一种网状的巨形分于,再由于C一C键的键能相当高, 使得金刚石的硬度非常大,分子中没有自由电子,不导电; 在工业上可用于刀具来切割金属及制造高档装饰品。