无机化学_第21讲 碳族元素.ppt

《无机化学_第21讲 碳族元素.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、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、铅的化合物中南大学化学化工学院第十八章碳族元素掌握碳单质的同素异形体和碳的重要化合物,特别是碳酸盐的性质熟悉硅及其化合物,特别是硅酸盐的性质了解锡、铅的重要化合物—氧化物、氢氧化物和硫化物及其性质以及Sn(Ⅱ)的还原性和Pb(Ⅱ)的难溶盐和Pb(Ⅳ)的氧化性本章学习要求18.1碳族元素概述碳族(IVA)：碳(carbon,C),硅(silicon,Si),锗(germanium,Ge),锡(tin,Sn),铅(lead,Pb)18.1碳族元素概述价电子构型：ns2np218.1碳族元素概述存

2、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锡：锡石SnO2铅：方铅矿PbS，白铅矿PbCO3金刚石锡石方铅矿18.2碳族元素单质18.2碳族元素单质18.2.1碳(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。过渡型晶体。富勒烯：原子排列为球体或椭球体，C60、C70等。分子晶体。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。18.2碳族元素单质石墨(sp2杂化)金

3、刚石(sp3杂化)18.2碳族元素单质足球烯(富勒烯)C60(sp2杂化)碳纳米管18.2碳族元素单质18.2.2硅和锗硅有晶态(银灰色)和无定形(黑色粉末)两种。无定形硅晶态硅晶态硅类似金刚石；采用区域熔炼法制备超纯单晶硅硅不与任何酸作用，但能溶于HF和HNO3的混合液中强碱能与硅生成硅酸盐Si+2KOH+H2O＝K2SiO3+2H2(g)锗单质：灰白色金属，硬而脆(结构类似金刚石)超高纯锗也通过区域熔炼法制备。锗18.2碳族元素单质锗18.2碳族元素单质◆锡单质的三种同素异形体18.2.3锡和铅灰锡(α锡)白锡(β锡)脆锡在空气中，锡在表面生成一层致密的保护膜有一定的抗腐蚀性

4、。锡无毒。13.2℃161℃◆铅单质：质软，能阻挡X射线。铅盐的毒性大。金属锡金属铅18.3碳的化合物18.3碳的化合物18.3.1一氧化碳◇结构CO与N2是等电子体,结构相似:CO::CO:一个σ键两个π键18.3碳的化合物◇性质①作为配体，形成羰基配合物(C为配位原子)Fe(CO)5Ni(CO)4Co2(CO)8②还原剂③剧毒18.3碳的化合物18.3.2二氧化碳◇结构Csp杂化直线型分子：OO：CCO2的温室效应。CO2分子中除了σ键外，尚存在2个三中心四电子大∏键CO2的偶极矩为零。18.3碳的化合物18.3.3碳酸及其盐CO2溶于水，主要为CO2•H2O，极少为H2CO

5、3在298K时，c(CO2):c(H2CO3)=600:l◇CO32-的结构CO32-与BF3为等电子体C：sp2杂化2-18.3碳的化合物◇碳酸盐的溶解度易溶盐Na2CO3NaHCO3K2CO3KHCO3100℃溶解度451615660(g/100gH2O)2-存在氢键，形成二聚物或多聚物---其它金属(含Li)碳酸盐难溶于水,且酸式盐溶解度大于正盐。18.3碳的化合物◇碳酸及其盐的热稳定性①H2CO3

6、上到下增加BeCO3MgCO3CaCO3SrCO3BaCO3分解T/℃10054090012901360由H+的反极化作用说明碳酸盐比酸式碳酸氢盐稳定.18.3碳的化合物③过渡金属碳酸盐稳定性差CaCO3PbCO3ZnCO3FeCO3分解T/℃900315350282◇金属离子与可溶性碳酸盐反应的产物类型18.3碳的化合物◇金属离子与CO32-反应所得沉淀类型①氢氧化物碱性较强的金属离子→碳酸盐↓如Ba2+、Sr2+、Ca2+和Ag+等。②氢氧化物碱性较弱的金属离子→碱式碳酸盐↓(碳酸羟盐)如Pb2+,Bi3+Cu2+,Cd2+,Zn2+Hg2+Co2+,Ni2+,Mg2+18.

7、3碳的化合物③水解性强、两性的金属离子——→氢氧化物↓如Al3+、Fe3+、Cr3+、Sn2+、Sn4+和Sb3+等。18.3碳的化合物18.3.4碳化物碳化物可分为离子型、原子型和金属型◇离子型碳化物离子型碳化物是由周期表中Ⅰ、Ⅱ、ⅢA、B族的金属与碳形成。离子型碳化物固态时不导电。两种类型:a含C22-：如CaC2电石；b含C4-：如Al4C3易被水分解，生成乙炔或甲烷。CaC2+2H2O＝Ca(OH)2(s)+C2H2(g)乙炔18.3碳的化合物◇原子型碳化物碳与电负性相接