第十四章 碳族元素VIP免费

CHONGQINGNORMALUNIVERSITY第十四章碳族元素碳族元素概述碳单质及化合物硅单质及化合物锗、锡、铅CHONGQINGNORMALUNIVERSITYⅠA0ⅡAⅢAⅣAⅤAⅥAⅦAⅢBⅣBⅤBⅥBⅦBⅧⅠBⅡBIVA族，价电子构型：ns2np214.1碳族元素的通性碳族元素概述CHONGQINGNORMALUNIVERSITY铅锡锗硅碳元素PbSnGeSiC元素符号6s26p25s25p24s24p23s23p22s22p2价电子构型(+4),+2+4，+2+4,(+2)+4+4,+2,(-4)氧化态66664最大配位数非金属准金属金属等电子原子(价电子数＝价电子轨道数)CHONGQINGNORMALUNIVERSITY碳族元素成键情况1）本族元素倾向于形成共价化合物。2）C半径小、电负性大、无d轨道，表现较大差异。C成键能力强，形成C－C、C＝C、C≡C、C－O等键，其中碳元素形成的有机化合物构成有机界。3）Si也可自相成键，硅化合物种类远少于碳；但Si为亲氧元素,Si－O－Si链构成矿物界。[Si-Si(222)＜C－C(345.6)]；（单位：KJ·mol-1）[Si-O(452)＞C－O(357.7)];4）Ge、Sn、Pb随周期数↑，+4态稳定性↓；+2态稳定性↑——惰性电子对效应。CHONGQINGNORMALUNIVERSITY碳族元素存在形式碳：金刚石、石墨、煤、石油、天然气、碳酸盐、动植物、CO2等。硅：SiO2和各种硅酸盐。锗：锗石矿Cu2S•FeS2•GeS2，硫银锗矿4Ag2S•GeS2，硫铅锗矿2PbS•GeS2。锡：锡石SnO2。铅：方铅矿PbS，白铅矿PbCO3。CHONGQINGNORMALUNIVERSITY金刚石：原子晶体、硬度最大、熔点最高(3823K)。石墨：层状晶体，质软润滑，熔点3773K.。碳原子簇：Cn(n<200)C60(足球烯或富勒烯)研究最多。无定形碳：木炭、焦炭、炭黑（活性炭）14.2碳单质及化合物14.2.1碳单质同素异形体14.2碳单质及化合物14.2.1碳单质CHONGQINGNORMALUNIVERSITY木炭活性炭炭黑：油漆、颜料焦炭：冶金还原剂吸附能力无定形碳CHONGQINGNORMALUNIVERSITY用途：电极，润滑剂，铅笔芯等。石墨过渡型晶体：层内Csp2杂化；层-层之间范德华力；层上、下有Πnn离域π键CHONGQINGNORMALUNIVERSITY石墨烯CHONGQINGNORMALUNIVERSITY用途：装饰品，钻头，磨削工具。金刚石原子晶体，天然存在的最硬的单质（硬度：10）所有单质中熔点最高（3823K）金属：硬度最大为Cr(硬度：9）熔点最高为W（3683±20K）CHONGQINGNORMALUNIVERSITY碳原子簇球面也可形成离域π键sp2.28，形成3个σ12个五边形和20个六边形CHONGQINGNORMALUNIVERSITY碳纳米管1991年由日本筑波NEC实验室的物理学家饭岛澄男使用高分辨率分析电镜从电弧法生产的碳纤维中发现的。它是一种管状的碳分子，管上每个碳原子采取sp2杂化，相互之间以碳-碳σ键结合起来，形成由六边形组成的蜂窝状结构作为碳纳米管的骨架。每个碳原子上未参与杂化的一对p电子相互之间形成跨越整个碳纳米管的共轭π电子云。按照管子的层数不同，分为单壁碳纳米管和多壁碳纳米管。管子的半径方向非常细，只有纳米尺度，几万根碳纳米管并起来也只有一根头发丝宽，碳纳米管的名称也因此而来。而在轴向则可长达数十到数百微米。CHONGQINGNORMALUNIVERSITY1）与非金属反应注明：C作还原剂，高温下生成CO；低温下生成CO2化学性质COOC2)(22电炉不足22)(COOC充足COCOC2)(2红热e232FCOOFeC高温CHONGQINGNORMALUNIVERSITY10002000T/K-200-400-600C+O2→CO22C+O2→2CO2CO+O2→2CO2ΔGØ/kJ·mol-1T↗，C→CO△rGm↘C→CO2△rGm基本不变CO→CO2△rGm↗∴高温下，C作还原剂的主要产物是CO，不是CO2！CHONGQINGNORMALUNIVERSITY3）与酸反应COCaCCaOC32电炉2）与金属反应2a2CCCaC电炉OHSOCOSOHC2224222)(2浓OHNOCOHNOC222324)(4浓CHONGQINGNORMALUNIVERSITY（一）一氧化碳(CO)结构：CO与N2是等电子体,结构相似。:CO::CO:1+1+1配键(2)CO作配位体，形成羰基配合物;C作为配位原子M←：CO(1)按CO中C和O的电负性差异，CO分子应具有较强的极性，但其偶极矩测定值却几乎为0。注意：14.2.2碳的化合物CHONGQINGNORMALUNIVERSITY发生炉煤气C+空气=CO+N2OHCOHCOOHSOH242，浓OHCONaOHCOOCHSOH22422)(42吸收，浓水煤气C+H2O=CO+H2制...