第十五章：碳族元素 碳族元素 碳、陆属于同一，有 妻中处千对 位置，也有 是有机世 的能力最强。 (石头)中为】 机世界的主角， 二氧化 贝采利乌斯，小. 碳、硅、的通性 碳、硅、丽的氧化态 电子构型常见氧化态 [HeRs22p 2-40+24 4+24 [Hep2s22p' 业a 碳、硅、硼的通性 硅的 碳 介电子构 碳的杂化与戒特每 轨道 它是缺电子 子 同素异性体 等电子体原理 的 氧 化 能所 碳酸和碳酸盐 碳的硫化物和卤化物 碳的杂化与特性 sp) 量原于形成6个化季使 有此 的量 ，而且能与其它元1  第十五章：碳族元素 碳 硅 硼 碳族元素通性 碳 锗分族 无机化合物的水解性 作业 本章要求 硅 碳硅硼化物 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。 碳族元素的通性 碳、硅、硼的通性 碳 硅 硼 原 子 共 价 半 径 /p m 7 7 11 7 8 8 熔 点 /K 3 8 2 3 1 6 8 3 2 5 7 3 第 一 电 离 势 /(k J · m o l ­ 1 )  1 0 8 6 7 8 6 .1 7 9 2 .4 单 健 离 解 能 /(k J · m o l ­ 1 )  3 4 5 .6 2 2 2 2 9 3 2 1 X ­O 离 解 能 /(k J · m o l ­ 1 )  3 5 7 .7 4 5 2 5 6 1 ­6 9 0 X ­H 离 解 能 /(k J · m o l ­ 1 )  4 11 7 3 1 8 3 8 9 X ­F  离 解 能 /(k J · m o l ­ 1 )  4 8 5 5 6 5 6 1 3 5 3 电 负 性 （ 鲍 林 ） 2 .5 5 1 .9 0 2 .0 4 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X­O键能 大,属于亲氧元素,碳的氢化物与O 2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。 X­H键能都较大,它们都有一系列的氢化物。 碳、硅、硼的一些性质 碳、硅、硼的通性 [He]2s 0,+3  22p  B 1 [Ne]3s ­4,0,+2,+4  23p 2 Si [He]2s ­2,­4,0,+2,+4  22p  C  2 电子构型 常见氧化态 碳、硅、硼的氧化态 碳、硅、硼的通性 碳、硅的成键特征： 碳与硅的价电子构型为ns 2np 2 ,价电子数目与价 电子轨道数相等,它们被称为等电子原子。 硼的价电子构型为2s22p 1 ,价电子数少于价电子 轨道数，所以它是缺电子原子。 碳和硅可以用sp、sp 2和sp 3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sp 2态不稳定，很难形成多重 键(双键或叁键)。 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 碳的杂化与特性 一、碳的杂化类型 sp 3 四面体 金刚石 CH 4 sp 2 平面三角形 石墨 CO 3 2­  C 6H 6 sp  直线形 CO 2 CS 2 C 2H 2 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： (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。 碳的杂化与特性 传统的价键理论将受到挑战 美国Geogia大学量子化学计算中心主任 Schaefer的最新计算结果表明，有可能存在呈八 面体的CLi 6分子，该分子的碳原子周围总共有10 个电子，用以与6个锂原子形成6个化学键