高中化学竞赛辅导 无机化学 14.1碳及其化合物知识点素材-人教版高中全册化学素材

第十四章 碳族元素Chapter 14 The Carbon Family ElementsCarbon (C) Silicon (Si) Germanium (Ge) Stannum (Sn) Plumbum (Pb)§14-1 碳及其化合物Carbon and its Compounds一、General Properties 1．根据 σ 键的数目，碳可采取 sp、sp2、sp3杂化，其最大配位数为 4 2．由于碳—碳单键的键能特别大，所以 C－C 键非常稳定,具有形成均键(homochains)的倾向C－CN－NO－OF－FE 374250210159实 例H3C－CH3H2N－NH2HO－OH 从碳到氮的单键键能的突减，是由于 N2分子中氮原子之间非键电子对排斥的缘故。二、The Simple Substance 1．在第二周期中，氟、氧和氮都以双原子分子存在：F2、O2和 N2；而碳存在多聚物，其理由为：O2和 N2的多重键要比 σ 单键（均键）强得多 如： , E (kJ·mol1) 494 ＞ 210 + 210 , 946 ＞ 250 + 250 而： E (kJ·mol1) 627 ＜ 374 + 374即 C2分子中的多重键比均链中的两个 σ 单键之和小，所以碳往往形成多原子均键，虽然在星际空间存在有 C2(g)分子。 2．Allotropes: diamond、graphite、fullerene (C60、C70)、carbin (carbon fibers) (1) 熵 Scarbin＞Sgraphite＞Sdiamond (2) dC-C (nm): diamond ＞ graphite ＞ benzene ＞ ethylene ＞ carbin ＞ acethylene (3) Cgraphite → Cdiamond r Hm ＞0，r Sm ＜0 根据平衡，需要高压，(because of the insignificant reduction of volume)，升高温度不利于平衡的移动，但为了达到该过程可以接受的速率，反应温度大约在 2000℃，近来已发明一种低压生产金刚石的方法：把金刚石晶种（seed）放在气态碳氢化合物（甲烷methane，ethane）中，温度升高到 1000℃，可以得到金刚石粉末或者 crystal whiskers (4) C60 由 12 个正五边形和 20 个正六边形组成，每个碳原子以 sp3、sp2杂化轨道与相邻的三个碳原子相连，使∠CCC 小于 120而大于 10928，形成曲面，剩余的 p 轨道在 C60球壳的外围和内腔形成球面 π 键，从而具有芳香性。 欧拉方程：面数(F) + 顶点数(V) = 棱数(E) + 2 a．structure：根据欧拉定理，通过 12 个正五边形和数个正六边形的连接可以形成封闭的多面体结构：C60为第一个五边形间互不相邻的封闭笼状结构，C70为第二个五边形间互不相邻的封闭笼状结构，两个五边形相邻的最小碳笼为 C50，三个五边形相邻的最...