《无机化学》课程教学资源（PPT课件）第十四章 碳族元素

Chapter 14碳族元素14-1碳单质及其化合物14-2硅单质及其化合物锗、锡、铅14-32025/12/27

Chapter 14 碳 族 元 素 14-1 碳单质及其化合物 14-2 硅单质及其化合物 14-3 锗、锡、铅 2025/12/27 1

石墨C60金刚石SiGePbSn铅锡锗硅22025/12/27

石墨 金刚石 C60 硅 锗 锡 铅 2025/12/27 2

碳族元素在自然界的分布C 单质状态：主要是金刚石和石墨。化合物：煤、石油、天然气、动植物、石灰石、白云石、CO,等。Si 靠 Si-O键联结成各种链状、层状和立体状结构，构成各种岩石及其风化产物一土壤和泥砂。Ge、Sn、Pb主以硫化物形式存在。32025/12/27

碳族元素在自然界的分布 C 单质状态：主要是金刚石和石墨。 化合物：煤、石油、天然气、动植物、 石灰石、白云石、CO2等。 Si 靠Si-O键联结成各种链状、层状和立体 状结构，构成各种岩石及其风化产物 -土壤和泥砂。 Ge、Sn、Pb主以硫化物形式存在。 2025/12/27 3

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。全世界已经发现的化合碳的化合物物种类达几其它元素的千万种化合物5730年剩1/211500年剩1/4碳是世界上化合物种类最多的元素2025/12/27

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。 千 几 5730年剩1/2 11500年剩1/4 2025/12/27 4

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。Si-SiC-C奠定了含碳的有机化合物的数量达到数百万种的基础2025/12/275

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。 2025/12/27 5

锗(Germanium)是德国分析化学家文克勒得到的。文氏多次重复的分析结果是：总计SFeOZnOHgAg92.82%0.22%0.31%74.72% 17.13% 0.66%锡是4000年前古代人发现的。铅是最早知道的金属之一，考古样品有公元前3000年左右3亿年前是13.41206Pb/204Pb1亿年前是17.262025/12/276

铅是最早知道的金属之一，考古样品有公 元前3000年左右。 锗(Germanium)是德国分析化 学家文克勒得到的。 锡是4000年前古代人发现的。 文氏多次重复的分析结果是： Ag S FeO ZnO Hg 总计 74.72％ 17.13％ 0.66％ 0.22％ 0.31％ 92.82％ 206Pb/204Pb 3亿年前是13.41 1亿年前是17.26 2025/12/27 6

碳族元素的通性CSiSnPbGe元素符号5s25p26s26p2价电层结构2s22p23s23p24s24p22.011.96(IV)2.33 (IV)电负性2.251.90(IV)1.80(I)1.87 (I)主氧化数+4,+2+4(+2)+4,+2(+4) +2+4(+2)原子晶体晶体类型金属晶体锗分族元素的最高氧化态为+IV，低氧化态为+I，从Ge到Pb,也是低氧化态趋向稳定。22025/12/27

锗分族元素的最高氧化态为+IV，低氧化态为+II，从 Ge到Pb，也是低氧化态趋向稳定。 2025/12/27 7

碳、硅的成键特征：碳与硅的价电子构型为ns2np2,价电子数目与价电子轨道数相等,它们被称为等电子原子。碳和硅可以用sp、Sp2和sp3杂化轨道形成2到4个键。碳的原子半径小，还能形成p-p元键所以碳能形成多重键(双键或叁键)，硅的半径大，不易形成p-p元键，所以Si的sp和sp?态不稳定，很难形成多重键(双键或叁键)。2025/12/278

碳与硅的价电子构型为ns2np2 ,价电子数 目与价电子轨道数相等,它们被称为等电子 原子。 碳和硅可以用sp、sp2和sp3杂化轨道形成2 到4个σ键。碳的原子半径小，还能形成p-pπ键， 所以碳能形成多重键(双键或叁键)，硅的半径 大，不易形成p-pπ键，所以Si的sp和sp2态不稳 定，很难形成多重键(双键或叁键)。 碳、硅的成键特征： 2025/12/27 8

14-1-1碳元素的单质1.碳的同素异形体金刚石、石墨、碳原子簇(1)金刚石（硬度：10）天然存在的最硬的单质（4440℃）所有单质中熔点最高[金属：硬度最大为Cr(硬度：9)熔点最高为W(3683土20K)2025/12/279

1.碳的同素异形体 金刚石、石墨、碳原子簇 (1)金刚石 天然存在的最硬的单质（硬度：10） 所有单质中熔点最高（4440℃） [金属：硬度最大为Cr(硬度：9） 熔点最高为W(3683±20K)] 2025/12/27 9

14-1-1碳元素的单质diamond原子晶体，C：Sp3等性杂化，所有价电子都参与了共155pm价键的形成，晶体中没有自由udss电子，因此不导电。室温下对所有化学试剂显情性。用途：钻石、装饰品，钻头磨削工具。extremely hard and chemically inert102025/12/27

原子晶体，C：sp3等性杂 化，所有价电子都参与了共 价键的形成,晶体中没有自由 电子，因此不导电。室温下 对所有化学试剂显惰性。 用途：钻石、装饰品，钻头， 磨削工具。 extremely hard and chemically inert diamond 2025/12/27 10