第17章碳、硅、硼本章要求：1、掌握碳、硅、硼的单质、氢化物、卤化物和含氧化合物的性质。2、通过硼及其化合物的结构和性质，了解硼的缺电子特征。3、了解硅酸和硅酸盐的结构与特性4、认识碳、硅、硼之间的相似性和差异本章重点：各种重要化合物的性质和制备：碳、硅、硼之间的相似性和差异本章难点：硼的缺电子特征及乙硼烷的结构
第17章 碳 、硅、硼 本章要求： 1、掌握碳、硅、硼的单质、氢化物、卤化物和含氧化 合物的性质。 2、通过硼及其化合物的结构和性质，了解硼的缺电子 特征。 3、了解硅酸和硅酸盐的结构与特性。 4、认识碳、硅、硼之间的相似性和差异。 本章重点：各种重要化合物的性质和制备；碳、硅、硼 之间的相似性和差异。 本章难点：硼的缺电子特征及乙硼烷的结构
第17章碳、硅、硼17-- 1 通性碳17-2个硅17-317-4 硼17-5不碳化物、硅化物和硼化物
第17章 碳 、硅、硼 17 - 1 通性 17 – 2 碳 17 – 3 硅 17 – 4 硼 17 – 5 碳化物、硅化物和硼化物
17-1碳、硅、硼的通性一、价电子层结构及氧化态碳、硅的价电子层中有4个电子，硼有3个电子（缺电子原子），它们的电子分布如下：npnpnsns
一、价电子层结构及氧化态 碳、硅的价电子层中有4个电子，硼有3 个电子（缺 电子原子），它们的电子分布如下： ns np ns np 17-1 碳、硅、硼的通性
从原子结构可知：碳、硅两元素能分别形成-4价氧化态和+2或+4价氧化态的化合物（Be,C），其化合物大多数以共价键为主要特征碳通常以spn杂化成键，而硅通常以sp3杂化成键。硼元素的外层电子结构为2s22p'，共有3个价电子但价电子层上有4个轨道故称为缺电子原子，这是硼原子一个很重要的特征。硼通常以sp3或sp2杂化成键不论是正价还是负价，硼元素均无形成离子键的可能（极化作用大)硼由于是缺电子原子，有空的轨道，很容易形成配位键。碳、硅、硼的各自原子间都具有成链能力，尤以碳原子间最为明显（原子间单键键能较大）
从原子结构可知：碳、硅两元素能分别形成-4价氧 化态和+2或+4价氧化态的化合物（Be2C），其化合物大 多数以共价键为主要特征。 碳通常以spn杂化成键，而硅通常以sp3杂化成键。 硼元素的外层电子结构为2s22p1 ，共有3个价电子， 但价电子层上有4个轨道故称为缺电子原子，这是硼原 子一个很重要的特征。硼通常以sp3或sp2杂化成键。 不论是正价还是负价，硼元素均无形成离子键的可 能 (极化作用大)。 硼由于是缺电子原子，有空的轨道，很容易形成配 位键。 碳、硅、硼的各自原子间都具有成链能力，尤以碳 原子间最为明显(原子间单键键能较大)
二、碳、硅、硼的基本性质碳硅硼性质2s22p23s23p22s22pl外电子层构型主要氧化态+III+IV,+ II (-IV,- II)+IV,(+ II)1090786793第一电离能/(kJ/mol)电负性1.902.552.044000(石墨)16802600熔点/K510026304200沸点/K79.510(金刚石)硬度(莫氏)A
二、碳、硅、硼的基本性质 性质 碳 硅 硼 外电子层构型 主要氧化态 第一电离能/(kJ/mol) 电负性 熔点/K 沸点/K 硬度(莫氏) 2s22p2 3s23p2 2s22p1 +Ⅳ,+Ⅱ(-Ⅳ,-Ⅱ) +Ⅳ,(+Ⅱ) +Ⅲ 1090 786 793 2.55 1.90 2.04 4000(石墨) 1680 2600 5100 2630 4200 10(金刚石) 7 9.5
碳17--2一、碳的单质1、同素异形体碳有多种同素异形体，主要是金刚石、石墨和球碳。金刚石是典型的原子晶体结构，每个C原子经共价键（sp3杂化）和其它4个C原子键合构成坚固的、连续的网状骨架结构。金刚石是原子晶体，金刚石晶莹美丽，光彩夺目是自然界最硬的矿石。在所有物质中，它的硬度最大。在所有单质中，它的熔点最高，达3823K
一、碳的单质 1、同素异形体 碳有多种同素异形体，主要是金刚石、石墨和 球碳。 金刚石是典型的原子晶体结构，每个C原子经共 价键（sp3杂化）和其它4个C原子键合构成坚固的、 连续的网状骨架结构。 金刚石是原子晶体，金刚石晶莹美丽，光彩夺目， 是自然界最硬的矿石。在所有物质中，它的硬度最 大。在所有单质中，它的熔点最高，达3823K。 17-2 碳
金刚石C金刚石俗称钻石，可作装饰品。工业上用作钻头刀具、精密轴承等。薄膜可制作手术刀、集成电路、散热芯片及各种敏感器件
金刚石俗称钻石，可作装饰品。工业上用作钻头、 刀具、精密轴承等。薄膜可制作手术刀、集成电路、 散热芯片及各种敏感器件
在石墨晶体中，碳原子以sp?杂化与其它碳原子结合成六角形稠环的层状结构，碳原子上另一个未杂化的P电子轨道，相互形成离域的大元键。而这些电子是可以自由运动的。所以石墨可以导电。层间的分子间作用力小，易滑动，有润滑性木炭和焦炭基本属于石墨类型，但是晶形不完整。由于石墨能导电，有具有化学惰性，耐高温，易于成型和机械加工，所以石墨被大量用来制作电极、高温热电偶、埚、电刷、润滑剂和铅笔芯KLMScm
在石墨晶体中，碳原子以sp2杂化与其它碳原子结合成 六角形稠环的层状结构，碳原子上另一个未杂化的P电子 轨道，相互形成离域的大键。而这些电子是可以自由运 动的。所以石墨可以导电。 层间的分子间作用力小，易滑动，有润滑性。 木炭和焦炭基本属于石墨类型，但是晶形不完整。 由于石墨能导电，有具有化学惰性，耐高温，易于 成型和机械加工，所以石墨被大量用来制作电极、高温 热电偶、坩埚、电刷、润滑剂和铅笔芯
石墨是层状结构，在石墨中具有共价键、离域元键和范德华力等三种不同的作用力。金刚石是碳的亚稳定态：C（金刚石）=C（石墨）（转变无固定的温度）AH= -1.9kJ/mol. △Ge = -2.9 kJ/mol
石墨是层状结构，在石墨中具有共价键、离域 键和范德华力等三种不同的作用力。 金刚石是碳的亚稳定态： C（金刚石）= C（石墨）（转变无固定的温度） H= -1.9kJ/mol. G = -2.9 kJ/mol
无定形碳（活性炭）是具有石墨微晶形态的一种碳的类型。其具有很大的比表面，（高比表面积：400~2500 m2·g-1)故吸附能力很强。碳纤维是将一些含碳的有机纤维在隔绝氧气条件下进行高温分解而得到的一种黑色、纤细而柔软的产物。碳纤维的结构是将原纤维中碳原子的基本分子定向被保留下来。形成排列整齐的石墨结构。具有极高的强度，而质地又很轻。(每架波音-767飞机需用1 t碳纤维材料)碳纤维碳碳复合材料（隐形飞机）
无定形碳（活性炭）是具有石墨微晶形态的一种碳 的类型。其具有很大的比表面，（高比表面积：400 ~2500 m2 · g-1)故吸附能力很强。 碳纤维是将一些含碳的有机纤维在隔绝氧气条件下进 行高温分解而得到的一种黑色、纤细而柔软的产物。碳 纤维的结构是将原纤维中碳原子的基本分子定向被保留 下来。形成排列整齐的石墨结构。具有极高的强度，而 质地又很轻。(每架波音-767飞机需用 1 t 碳纤维材料). 碳-碳复合材料（隐形飞机） 碳纤维