内蒙古大学：《无机化学》课程教学资源（PPT课件）第十五章 碳族元素

第十五章碳族元素 x碳族元素概述 x碳的单质及其化合物 x硅的单质及其化合物 锗、锡、铅的单质及其化合物

电 子 教 案 第十五章 碳族元素 碳族元素概述 碳的单质及其化合物 硅的单质及其化合物 锗、锡、铅的单质及其化合物

15碳族元素概述 BCN aFN‖c Carbon Al SiP a K Ca sc Ti v cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr Rb SrY Zr Nb Mo To Ru Rh Pd Ag cd In Sn Sb TeI Xe a画国wc"民知为可四回 Si Silicon Fr Bh Hs Mt 111112 s block 学电國 La ce Pr Nd Sm Eu Gd Tb Dy Ho ErITm Ge Germanium AmpU即四 Am Cm Bk cr Es Fm Md No |Lr SaTin C蔗元素在周期 PlEad 表中的位置

Carbon Silicon Germanium Tin Lead

相似性 递变性 2s2p2Ci1、最外层都有 4个电子,化合+2+4 单质物性单质化性 价主要有+4和 323y2Si+2,易形成共;主主日沸含日高花 熔非 价化合物。 要氧 要氧 降性 价物 氧的 4s-4p? Gei 2气态氢化物:委(单数是 的通式:RH4:稳稳质含应菠 水弱 ‖552Sni 性|性 度性 3、最高价氧化·逐逐 增增 物对应的水化!浙渐 强 化物的酸 孕川6s2/Pb物通式为 1增、/减 1H2RO2或 大Y小 性减弱 I R(OH)4

C Si Ge Sn Pb 相似性 递变性 1、最外层都有 4个电子，化合 价主要有+4和 +2，易形成共 价化合物。 2、气态氢化物 的通式：RH4 3、最高价氧化 物对应的水化 物通式为 H2RO3或 R(OH)4 单质物性 单质化性 主 要 氧 化 态 稳 定 性 逐 渐 增 大 熔 沸 点 降 低 单 质 密 度 增 大 非 金 属 性 减 弱 、 金 属 性 增 强 最 高 价 氧 化 物 对 应 水 化 物 的 酸 性 减 弱 氢 化 物 的 稳 定 性 减 弱 2s 22p 2 3s 23p 2 4s 24p 2 5s 25p 2 6s 26p 2 +2 +4 主 要 氧 化 态 稳 定 性 逐 渐 减 小

存在形式: 碳C:单质 石墨,金刚石,C6,C70 无机化合物CO2,白云右MgCa(CO3)2, 石灰石、大理石、方解石CaCO3 有机化合物动植物体,煤(sS),石油(l), 天然气(g) 与川,S:以S-O-Si键存在,水晶、石英sQ2 其它硅酸盐矿物 做锗Ge:锗石矿cus·Fes·cs,硫银锗矿4 Ag2S.Ges2, 零电子國图 硫铅锗矿2PbS·GeS2。 锡Sn:锡石矿SnO2云南个旧称为锡都 铅Pb:方铅矿PbS

碳 C： 单质 石墨，金刚石，C60 ，C70    无机化合物 CO2 ，白云石 MgCa (CO3)2， 石灰石、大理石、方解石 CaCO3。 有机化合物 动植物体，煤 ( s )，石油 ( l )， 天然气 ( g ) 锗 Ge： 锗石矿 Cu2S  FeS  GeS2 , 硫银锗矿 4Ag2S•GeS2 , 硫铅锗矿2PbS • GeS2 。 锡 Sn： 锡石矿 SnO2 云南个旧称为锡都 。 铅 Pb： 方铅矿 PbS 。 硅 Si： 以 Si－O－Si 键存在, 水晶、石英 SiO2， ( 矽 ) 其它硅酸盐矿物

方解石(CaCO3) 水晶(SiO2) 学电國 锡石SnO 方铅矿PbS

方解石 ( CaCO3 ) 水晶 ( SiO2 ) 锡石SnO2 方铅矿 PbS

152碳族元素的单质及其化合物 单质碳 金刚石 (1)同素异形体石墨 富勒烯Co,Cn,C140 学 电石墨 金刚石 旁层状品体,质软, 原子晶体,硬度 足球烯,富 川有金属光泽 最大熔点最高 勒烯,C60: 的单质 C70等

60 70 140 C ,C ,C       金刚石 石墨 富勒烯 C60 足球烯，富 勒烯，C60， C70 等 金刚石 原子晶体,硬度 最大,熔点最高 的单质 石墨 层状晶体 ，质软， 有金属光泽 (1)同素异形体

石墨:硬度小,熔点极高,层状结构。 ( Graphite)碳原子sp2杂化,形成分子平面 木炭和焦炭基本 335pm 属于石墨类型 但是晶形不完整。 学电國 碳原子的p2轨道互相平行,均垂直于分子平面, 在层内形成∏键。有离域π电子,所以石墨导 电。层间的分子间作用力小,易滑动,有润滑性

335pm 木炭和焦炭基本 属于石墨类型， 但是晶形不完整。 硬度小，熔点极高，层状结构 。 碳原子 sp2 杂化，形成分子平面。 n n 碳原子的 pz 轨道互相平行，均垂直于分子平面， 在层内形成 键。有离域  电子，所以石墨导 电。层间的分子间作用力小，易滑动，有润滑性

金刚石( Diamond) 硬度最大,熔点最高的单质。 mp.3823k。 碳原子sp3等性杂化, ‖无自由电子,不导电。 机化学电敏

硬度最大，熔点最高的单质。 m.p. 3823 K 。 碳原子 sp3 等性杂化， 无自由电子，不导电

碳簇( Buckminsterfullerene) 以Cωo$p2杂化(足球烯,富勒烯)为最常见 从正二十面体出发,去理解C60的几何形状。 正二十面体共二十个面,每个面都是正三角形;每个面 学‖角都是五面角,共十二个顶点。将每个顶角都截掉,截口 川处产生十二个正五边形,原来的每个正三角形都变成了正六 边形 20个正六边形,12个正五边形一一截角正二十面体

正二十面体 共二十个面，每个面都是正三角形；每个面 角都是五面角，共十二个顶点。 将每个顶角都截掉，截口 处产生十二个正五边形，原来的每个正三角形都变成了正六 边形。 20 个正六边形，12 个正五边形 —— 截角正二十面体。 以 C60 sp2杂化（足球烯，富勒烯）为最常见。 从正二十面体出发，去理解 C60 的几何形状

C80结构图 0及其应用前景 1985年,美国科学家克罗托( HWK.kroto)等用质谱 易川仪严格控制实验条件得到以C为主的质谱图。由于受建 创川筑学家布克米尼斯持富勒 Buckminster Fuller))设计的球 ‖形薄壳建筑结构的启发,克罗托(kro等提出C是由60 个碳原子构成的球形3面体,即由12个五边形和20个六边 e川形构成。其中五边形彼此不相连,只与六边形相连。随后 将Ca分子命名为布克米尼斯特富勒( Buckminster Fuller 國c:参加组成2个六元环1个五元环,3个键,键角之和为348

1985年，美国科学家克罗托（H.W.K.kroto)等用质谱 仪,严格控制实验条件,得到以C60为主的质谱图。由于受建 筑学家布克米尼斯持•富勒（BuckminsterFuller）设计的球 形薄壳建筑结构的启发，克罗托（kroto)等提出 C60是由60 个碳原子构成的球形32面体，即由12个五边形和20个六边 形构成。其中五边形彼此不相连，只与六边形相连。随后 将 C60分子命名为布克米尼斯特•富勒(BuckminsterFuller ) C:参加组成2个六元环1个五元环，3个σ键，键角之和为348 º