第18章CarbonFamilyElements碳族元素碳族元素Chapter18本章教学内容本章教学内容18.1碳族元素概述18.2碳族元素的单质18.3碳的化合物18.4硅的化合物18.5锡、铅的化合物18.1碳族元素概述�碳族元素在周期表中的位置碳族�碳族元素在自然界中的存在碳：金刚石、石墨；煤、石油、天然气;碳酸盐;CO2;生物体内等。硅：SiO2和各种硅酸盐。锗：硫银锗矿4Ag2S·GeS2硫铅锗矿2PbS·GeS2金刚石硫银锗矿锡：锡石SnO2铅：方铅矿PbS，白铅矿PbCO3锡石18.2碳族元素的单质18.2.1碳18.2.2硅和锗18.2.3锡和铅�碳的同素异形体金刚石：原子晶体,硬度最大,熔点最高。石墨：层状晶体，质软，有金属光泽。金刚石石墨足球烯：C60，C70等。碳纳米管：由类似石墨的六边形网格所组成的管状物，管子一般由单层或多层组成，两端封闭。无定形碳：无定形碳实际是石墨的微晶体。足球烯碳纳米管无定形碳神奇的碳纳米管碳纳米管简介碳纳米管(Carbonnanotube)又叫巴基管，是碳的一种同素异形体，由单层或多层石墨片绕中心按一定角度卷曲而成的无缝、中空纳米管。直径在0.33nm到几十纳米之间，长度可达数微米。碳纳米管可分为单壁碳纳米管和多壁碳纳米管。碳纳米管的特性•高的机械强度和弹性。•高的比表面积。•强的吸附性能。•优良的导体和半导体特性。•优良的光学特性。碳纳米管有着不可思议的强度与韧性，重量却极轻，导电性极强，兼有金属和半导体的性能；把纳米管组合起来，比同体积的钢强度高100倍，重量却只有1/6。碳纳米管具有非常广泛的用途。碳纳米管的应用•碳纳米管具有中空的结构，可作为非常优良的“储存”氢气的容器。•超级电容。碳纳米管制成的超级电容和一节电池所存储的能量相，几秒内可完成充电，几乎永不损耗。•高强度高韧性及高温防护材料等。18.2.2硅和锗�硅在地壳中的丰度仅次于氧，为26.3%。自然界中的硅不以单质形式存在，主要是以石英砂和硅酸盐形式存在。硅有晶态(银灰色)和无定形(黑色粉末)两种形态。�硅�硅的制备：实验室中用Mg还原SiO2，得无定形硅粉。工业上用焦炭还原SiO2，得到晶体硅。�硅的主要用途是制造金属合金和半导体。�锗在地壳中的含量为1.5%，比金、银、碘等常见的元素多得多。不过，它太分散了，属于稀散稀有金属。锗常与硫化物矿共生，如硫银锗矿(4Ag2S·GeS2)、硫铅锗矿(2PbS·GeS2)等。�锗�锗用来制造晶体整流器(二极管)、晶体放大器(三极管)、检波器等。锗能刺激红血球的生成，所以锗在医学上的应用越来越受到关注。�锡和铅�锡的主要矿石是锡石(SnO2)，铅的主要矿石是方铅矿(PbS)。锡无毒，所以主要用来制造食品罐头包装用的马口铁。铅用于电缆、蓄电池、硫酸等工业。铅盐的毒性大，目前世界各国已禁止使用含铅汽油。18.3碳的化合物18.3.1一氧化碳18.3.2二氧化碳18.3.3碳酸及其盐18.3.4碳化物18.3.1一氧化碳CO是一种无色无味气的气体，有剧毒，使用时应注意安全。燃烧废气和汽车尾气都含有一定量的CO。当CO浓度不大时，一般并不威胁生命安全，但长期吸入少量CO，也会导致贫血症。当空气中CO浓度达到1.2%时，则会造成“煤气中毒”的人身伤亡事故。CO致命的原因是它能与血液中的血红蛋白(Hem)结合，形成很稳定的化合物，从而破坏Hem的载氧能力。当有10%的Hem和CO结合后，人就会窒息致死。�CO的制备实验室制备纯CO的方法是将甲酸与浓硫酸共热，硫酸的作用是作为脱水剂。HCOOH(l)+H2SO4(l)CO(g)+H2O(l)+H2SO4(aq):CO:一个σ键两个π键:CO:�CO的结构CO分子的电子总数为14，与N2相同，两者的结构相似。CO中碳与氧是通过叁键结合，其中一根σ键，一根双方各提供一个价电子的共价π键，还有一根是由氧原子单独提供一对电子的配位π键。....�CO的化学性质1）作为配体，形成羰基配合物（C为配位原子）CO与一些过渡金属加合生成羰基配合物。如Fe(CO)5、Ni(CO)4和Co2(CO)8等。Ni(CO)4是由金属镍粉和CO直接反应生成的气态配合物，在高温时又分解为产生金属Ni和CO。因而常用来提纯金属镍。2）还原剂CO是强还原剂。在冶金工业中CO常被用作还原剂，在高温下能把许多金属从它们的氧化物中还原出来。3CO+Fe2O3=2Fe+3CO2CO+CuO=Cu+CO218.3.2二氧化碳常温常压下CO2是气体...
