硼族、碳族元素
元素周期表总结
元素周期表打油诗青害李碧朋，探丹阳付奶。
(氢氦锂铍硼，碳氮氧氟氖) 那美女桂林，流露押嫁该。
（钠镁铝硅磷，硫氯氩钾钙） 抗台反革命，提供难题新。
（钪钛钒铬锰，铁钴镍铜锌） 假者生喜羞，可入肆意搞。
（镓锗砷硒溴，氪铷锶钇锆） 你母得了痨，八音阁隐息。
（铌钼锝钌铑，钯银镉铟锡） 替弟点仙色，贝兰是普女。
（锑碲碘氙铯，钡镧铈铺钕） 破杉诱扎特，弟火而丢意。
（钷钐铕钆铽，镝钬铒铥镱） 虏获贪污赖，我一并进攻。
（镥铪钽钨铼，锇铱铂金汞） 他钱必不安，东方雷阿土。
（铊铅铋钚砹，氡钫镭锕钍） 普诱那不美，惧怕可爱肥。
（镤铀镎钚镅，锔锫锎锿镄） 们若老，炉肚喜波黑，卖Uun Uuu Uub!从前，有一个富裕人家，用鲤鱼皮捧碳，煮熟鸡蛋供养着有福气的奶妈，这家有个很美丽的女儿，叫桂林，不过她有两颗绿色的大门牙（哇，太恐怖了吧），后来只能嫁给了一个叫康太的反革命。
刚嫁入门的那天，就被小姑子号称“铁姑”狠狠地捏了一把，亲娘一生气，当时就休克了。
这下不得了，娘家要上告了。
铁姑的老爸和她的哥哥夜入县太爷府，把大印假偷走一直往西跑，跑到一个仙人住的地方。
这里风景优美：彩色贝壳蓝蓝的河，一只乌鸦用一缕长长的白巾牵来一只鹅，因为它们不喜欢冬天，所以要去南方，一路上还相互提醒：南方多雨，要注意防雷啊。
初中只需背前20个相对质量不用背考试时卷子上会告诉你的前20号元素1 H 氢1.0079（相对原子质量）2 He 氦4.00263 Li 锂6.9414 Be 铍9.01225 B 硼10.8116 C 碳12.0117 N 氮14.0078 O 氧15.999 4(3)9 F 氟18.998 10 Ne 氖20.17 11 Na 钠22.9898 12 Mg 镁24.30513 Al 铝26.982 14 Si 硅28.085 15 P 磷30.974 16 S 硫32.0617 Cl 氯35.453 18 Ar 氩39.94 19 K 钾39.098 20 Ca 钙40.08金属活动顺序表K -jia Ca -gai Na- na Mg -mei Al -lv Zn - xin Fe- tie Sn -xi Pb- qian H -qing Cu -tong Hg- gong Ag- yin Pt- bo Au -jin。
高中化学知识点梳理
高中化学知识点梳理一、基本概念与原理1. 物质的组成- 元素与化合物- 同位素- 离子- 原子团2. 物质的分类- 纯净物与混合物- 有机化合物与无机化合物3. 化学反应- 化学方程式- 反应类型（合成、分解、置换、还原-氧化等） - 反应速率- 化学平衡4. 能量变化- 能量守恒定律- 热化学方程式- 燃烧热- 中和热5. 溶液与溶解度- 溶液的组成- 溶解度与温度、压力的关系- 饱和溶液与不饱和溶液 - 溶解度积（Ksp）二、元素化学1. 碱金属与碱土金属- 物理性质- 化学性质- 常见化合物2. 硼族元素- 硼- 铝- 镓、铟、铊3. 碳族元素- 碳- 硅- 锗、锡、铅4. 氮族元素- 氮- 磷- 砷、锑、铋5. 氧族元素（含卤素）- 氧- 硫- 硒、碲- 卤素（氟、氯、溴、碘）6. 过渡金属- d区元素- 常见金属及其化合物7. 稀有气体- 氦、氖、氩、氪、氙、氡三、有机化学1. 有机化合物的基本概念- 有机分子的命名规则- 同分异构体2. 烃类- 烷烃- 烯烃- 炔烃- 芳香烃3. 官能团化学- 醇、酚- 醛、酮- 羧酸、酯- 胺、酰胺4. 聚合反应- 加聚反应- 缩聚反应5. 生物分子- 糖类- 蛋白质- 核酸- 脂质四、分析化学1. 定量分析- 滴定法- 重量分析- 电化学分析2. 仪器分析- 光谱分析（紫外-可见光谱、红外光谱、核磁共振光谱、质谱） - 色谱分析（气相色谱、液相色谱、薄层色谱）五、化学实验技能1. 实验安全- 实验室安全规则- 个人防护装备2. 基本操作- 溶液的配制- 常见化学仪器的使用- 实验数据的记录与处理3. 实验设计与分析- 实验目的与假设- 实验步骤的规划- 实验结果的分析与解释以上是对高中化学知识点的一个基本梳理，每个部分都包含了该领域的核心概念和重要知识点。
在实际教学和学习中，应当根据具体的教学大纲和考试要求，对每个知识点进行深入的学习和理解。
同时，通过实验操作和问题解决来加深对化学原理的应用能力。
化工四大化学(专业)碳族元素(课堂讲义)
12.2.2 碳及其重要化合物 (2)水解性
碳酸盐
碳酸盐——水溶液呈碱性 23+ 2Fe + 3CO 碳酸氢盐 —— 水溶液呈微碱性 3 +3H 2O→2Fe(OH)3 +3CO2
22+ 23+ 2Cu + 2CO +H + CO2 2Al + 3CO +3H 33 2O→Cu 2(OH 2CO33 +3CO 2 可溶性碳酸盐可作沉淀剂 ,) 分离某些离子 2O→2Al(OH) 22+ 2CO +H O→Mg (OH)2CO3 + CO2 23 如 生成物 Ba 3 + CO → 2BaCO 反应物 3 2+ 如 2Ag + CO → Ag2CO3 氢氧化物 溶 金属氢氧化物 <3 对应碳酸盐 如 解 金属氢氧化物≈对应碳酸盐 碱式碳酸盐 度 金属氢氧化物>对应碳酸盐 碳酸盐
称为碳族元素
ⅣA 碳(C) 硅(Si) 锗(Ge) 锡(Sn) 铅(Pb) 6 14 32 50 82 原子序数 价层电子构型 2s22p2 3s23p2 4s24p2 5s25p2 6s26p2 主要以锡石 铅主要以方铅矿 (SnO ) 存在，为银白色 (PbS) 形式存 常温下表面上有一层保护膜， 分布广，在地壳上的含量 2 0 、 (+2) 0 、 +2 0 、 +2 0 、+2 0、+2 常以硫化物伴生在其它金 含量不多，分布广， 主要氧化数 +4 +4 、无毒 +4 、耐腐蚀 +4 +4 金属 、仅次于氧，主要以硅酸盐矿 质软 、延展性好 。 在，是很软的重金属，强度不高 在空气和水中稳定，可防腐蚀， 属硫化物矿中，是暗灰色、 是地球上化合物种类 77 117 122 141 175 原子半径 /pm 它能挡住 X 射线，可制造铅玻璃、 同素异形体：灰锡、白锡、脆锡 马口铁 ( 镀锡铁 ) 是食品罐头材料 和石英矿存在 重而软的金属，晶态锗是重 离 最多的元素之一， 4+)/pm 铅围裙等防护用品和防 X 射线的屏 r(M 16 40 53 69 78 晶体类型：金刚石、 金属型 要的半导体材料 子 是生物界的主要元素 >13 ℃ >161 ℃ 半 蔽材料、电缆包皮及铅蓄电池等 2+ 灰锡 ( -Sn) 白锡 ( -Sn) 脆锡 ( r(M ) /pm 73 118 119 Sn) 径 <-48℃ I1/(kJ· mol-1) 1086 786 763 709 716 白锡变为粉末状灰锡，此现象叫“锡疫” 1.8 1.8 1.9 电负性( p) 2.5 1.8
氮族、碳族和硼族元素
三、硼族元素 B、Al、Ga、In、Tl
（一）概述 ns2np1 除B外均为金属元素 氧化数：1、+3，从Ga→Tl由于惰性电子对效应+3化合物 稳定性降低，Tl3+有强氧化性，易转为Tl+的化合物。 化合物键型：B由于原子半径小，电负性大，其化合物场 均为共价型。其余多为离子型。 硼族元素原子的价电子数（3）<价层轨道数（4或9），这 种原子称为缺电子原子。缺电子原子可形成缺电子化合物， 如BF3、AlCl3等，缺电子化合物因有空的价层轨道能接受电 子对，故易形成聚合分子(Al2Cl6)和配合物（H[BF4]）。
2、硅酸盐 制备：SiO2与不同比例碱性氧化物共熔 溶解性：碱金属的硅酸盐可溶：重金属的硅酸盐 难溶且有特征颜色。 基本结构单元都是SiO 4四面体。
（三）锡、铅的重要化合物 1、氧化物和氢氧化物 两类 +2 MO M(OH)2 +4 MO2 M(OH）4 （1）组成及颜色 （2）溶解性，均难溶于水 （3）酸碱性。
（1）B2H6在空气中能自燃，放出大量热 B2H6（g）+3O2（g）→B2O3(s)+3H2O(g) r H m =－2033.79kJ.mol-1 （2）硼烷遇水发生水解作用： B2H6(g)+6H2O(l)→2H3BO3（aq）+6H2↑ r Hm =－2033.79kJ.mol-1 也放出大量热。 （3）硼烷与具有孤电子对的分子发生加合作用，如： B2H6+2CO→2[H3B←CO] B2H6+2NH3→2[H3B←NH3]
②PbO2在酸性介质中具有强氧化性 举例：PbO2+4HCl(浓) → PbCl2↓+Cl2↑+2H2O PbCI2+2HCl(浓) →H2[PbCl4] 2++2H O 2Mn2++5PbO2+4H+→2MnO +5Pb 2 4 （2）水解性 2 2 2+ 4+ 阳离子盐M 、M 及阴离子盐MO 2 、MO3 均会发生水解 SnCl2+H2O Sn(OH)Cl↓+HCl [Sn(OH)4] 2-+2H2O Sn(OH)2↓+2OH-+2H2O SnO22-+2H2O Sn(OH)2↓+2OH-
元素1(3,4,5A主族)总结
（2）H3BO3是Lewis酸，是一元酸，酸性弱 ） 酸 一元酸， θ = 5.80×10-10 × Ka OH OH － B OH ＋ H＋ ＋ Ｈ2O B OH OH OH OH OH
在硼酸水溶液中加入某些多元醇（如丙三醇) 在硼酸水溶液中加入某些多元醇（如丙三醇 ，硼 多元醇 酸的酸性将大大增强， 酸的酸性将大大增强，可以采用酸碱中和滴定法定 量分析硼酸。 量分析硼酸。
4) 正磷酸盐 溶解性： 溶解性： 磷酸二氢盐 ＞ 磷酸一氢盐 ＞ 磷酸盐 酸碱性： 酸碱性： 正磷酸盐在水中发生水解反应 Na3PO4 溶液显碱性 pH ＞ 12 Na2HPO4 溶液显弱碱性 pH = 9-10 NaH2PO4 溶液显弱酸性 pH = 4-5 稳定性：磷酸正盐>磷酸一氢盐 磷酸一氢盐>磷酸二氢盐 稳定性：磷酸正盐 磷酸一氢盐 磷酸二氢盐
As2O5
酸性(中强) 酸性( 酸性( 酸性(中强) 酸性(弱） 酸性(弱)
As2O5 + 6NaOH ＝2Na3AsO4 + 3 H2O
11 砷、锑、铋的氢氧化物和含氧酸 铋的氢氧化物和含氧酸
5) 正磷酸盐、焦磷酸盐的鉴别： 正磷酸盐、焦磷酸盐的鉴别： 正磷酸盐、偏磷酸盐和焦磷酸盐鉴别： 正磷酸盐、偏磷酸盐和焦磷酸盐鉴别： AgNO3 和蛋清溶液 AgNO3＋PO43-＝Ag3PO4↓(黄色 黄色) 黄色 AgNO3＋P2O72-＝Ag4P2O7↓(白色 白色) 白色 AgNO3＋PO3-＝AgPO3↓(白色 白色) 白色 蛋白质水溶液→ ＋蛋白质水溶液→白色沉淀 3-的鉴定 PO4 的鉴定——钼酸铵试剂 钼酸铵试剂 PO43-+12MoO42-+24H+ +3NH4+→ (NH4)3PO4·12MoO3·6H2O +6H2O (黄色 黄色) 黄色 8 磷的卤化物 水解性 PCl3 + 3 H2O ＝ H3PO3 + 3 HCl PCl5+ 4 H2O ＝ H3PO4 + 5 HCl
1到12族元素-概述说明以及解释
1到12族元素-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述：元素是构成物质的基本组成单位，根据元素在周期表中的位置不同，可以分为不同的族。
本文将重点介绍1到12族元素，这些元素在化学性质上具有一定的相似性。
1到12族元素分别是氢、碱金属、碱土金属、硼族、碳族、氮族、氧族、氟族、稀有气体、过渡金属、镧系元素和锕系元素。
通过对这些族元素的了解，可以帮助我们更深入地理解元素之间的关系，预测它们的化学性质，以及应用它们在各种领域中的重要性。
本文将对1到12族元素的性质、用途以及未来研究方向进行综述，为读者提供更全面的知识。
1.2 文章结构文章结构部分的内容如下:文章结构部分将重点介绍本文的组织结构和内容安排。
本文将分为引言、正文和结论三个部分。
在引言部分，将对1到12族元素进行概述，并介绍本文的目的和结构。
接着，在正文部分将详细探讨1到4族元素、5到8族元素和9到12族元素的特点和性质。
最后，在结论部分将总结1到12族元素的特点，并提出未来可能的研究方向和结论。
通过以上结构安排，读者将能够系统全面地了解1到12族元素的相关信息，同时也能为今后的研究和探讨提供一定的参考依据。
1.3 目的：本文旨在系统地介绍1到12族元素的特点和性质，帮助读者全面了解这些元素在化学和物理方面的表现。
通过对这些元素进行分类和比较，我们可以更好地理解它们在元素周期表中的位置以及它们之间的关系。
同时，通过对不同族元素的性质和行为进行探讨，我们还可以更深入地探讨元素周期表的规律性和周期性。
最终，我们希望读者能够通过本文对1到12族元素有一个清晰的认识，为进一步研究和应用这些元素打下基础。
2.正文2.1 1到4族元素1到4族元素是元素周期表中的第一至第四主族元素，它们包括氢（H）、锂（Li）、钠（Na）、钾（K）、铷（Rb）、铯（Cs）、钫（Fr）、铍（Be）、镓（Ga）、铟（In）、铊（Tl）、硼（B）、铝（Al）、镧（La）等元素。
无机化学-硼族、碳族元素-氢化物 (1)
COCl2 光气 1 ; HCN 氰化氢
10
1
乙硼烷的成键特征
最简单的硼烷是B2H6 2BH3(g) = B2H6(g) △H=－148kJ·mol-1
HH HCCH
HH
HH
? H B B H?
HH
C has 4 valence e, H has 1, so C2H6 has enough electrons (8+6) for 7 (2c2e) bonds.
3.6 氢化物
组成:
BnHn+4
BnHn+6 [BnHn]2-
硼烷
共20多种
缺电子性
命名：同碳烷
B2H6 乙硼烷 （ B1~B10 甲、乙、…辛、壬、癸）
B16H20
十六硼烷 （B11以上：十一 …）
若原子数目相同，而H原子数目不同：
B5H9 B5H11
戊硼烷-9 戊硼烷-11
毒性大
空气中允许的最高浓度10-6（ppm） 0.1
Brust, M.; Walker, M.; Bethell, D.; Schiffrin, D. J.; Whyman, R. J. Chem. Soc.,Chem. Comm. 1994, 801-802.
Wuelfing, W. P.; Gross, S. M.; Miles, D. T.; Murray, R. W. J. Am. Chem. Soc.Байду номын сангаас1998, 120, 12696-12697.
B2H6 only has 6+6=12 electrons,
making an
ethane-like
structure impossible.
元素化学 硼族、碳族元素
（2）B、C族元素的成键特征 ） 、 族元素的成键特征
元素 B 成键特征 Al3+ sp CO、CO2 、 sp2
石墨， 石墨，大π
Al
C
Si
离子键
sp2 BF3 共价键
sp2 AlCl3
sp3 SiO2 硅氧四面体， 硅氧四面体， 巨型分子
缺电子特征： 缺电子特征： 桥键 配位键
（作为中心离子） 作为中心离子）
（1）性质 ）
大多数硼烷易挥发(但B10H14的熔、沸点都较高 大多数硼烷易挥发( 的熔、 在常温下为固体) , 在常温下为固体)； • 所有挥发性硼烷都有毒； 所有挥发性硼烷都有毒 有毒； 稳定性很 • 多氢的硼烷BnHn＋6热稳定性很低； 多氢的硼烷B • 少氢的BnHn＋4对热较稳定； 少氢的B 对热较稳定； • 几乎所有硼烷都对氧化剂极为敏感； 几乎所有硼烷都对氧化剂极为敏感； • 除B10H14 不溶于水且几乎不与水作用外 , 其他 不溶于水且几乎不与水作用外, 所有硼烷在室温都与水反应而产生硼酸和氢 ； •BnHn2 － 阴离子的化学性质比相应的中性硼烷稳 B 定。
2.B、Al的缺电子性质及对比： 、 的缺电子性质及对比 及对比： • 单质 的多中心键（缺电子之故）； 单质B的多中心键 缺电子之故）； 的多中心键（ • 硼烷中的氢桥键与多中心少电子键； 硼烷中的氢桥键与多中心少电子键； • 硼酸的酸式电离： 硼酸的酸式电离： OH
B(OH)3 +H2O → [HO-B ← OH]- +H+
OH • 卤化硼和卤化铝的特征：为路易斯酸，可以形 卤化硼和卤化铝的特征：为路易斯酸， 成加合物。酸性： 成加合物。酸性：BF3>BCl3>BBr3>BI3（？）
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厦门大学的富勒烯化学
提出了以氯原子稳定相邻五元环上活泼碳原子的方法
郑兰荪、谢素原团队
Science
2004, 304, 699
Nat. Chem. 2009, 1, 450.
Nat. Commun. 2011, 2, 420.
JACS
2010, 132, 12648.
Angew. Chem. Int. Ed. 2008, 47, 5340.
第三章、硼族、碳族元素
1
主要内容
➢ 元素概述 ➢ 单质 ➢ 硼化物/碳化物 ➢ 氢化物
➢卤化物 ➢ 氧化物 ➢ 价态问题
2
3.1 概述
III A B为非金属单质，
B Al, Ga, In, Tl是金属
Al 氧化态：
Ga
B, Al (+3 )
In
Ga, In (+1, +3)
Tl (+1) Tl 最大配位数
Ga-In eutectic
13
Al, Ga, In 易形成笼状簇合物
Al12
Ga12
In8
14
3.2.2 碳单质
碳的同素异形体
石墨
金刚石
富勒烯
15
富勒烯与碳纳米管
1996 Nobel prize in chemistry
J.R. Heath, S.C. O'Brien, H.W. Kroto, R.F. Curl, R.E. Smalley, Nature 318 , 162, (1985). 16
-BN (h-BN), hexagonal 六方
w-BN, 纤维锌矿 wurtzite structure
25
BN的性质
Material Density (g/cm3)
无定形
-BN
h-BN
2.28 ~2.1
c-BN
3.45
w-BN
3.49
graphite
~2.1
diamond
3.515
Mohs hardness
Nat. Mater. 2008, 7, 790.
Nat. Chem. 2010, 2, 269.
JACS
2008, 130, 15240.
JACS
2010, 132, 15093.
JACS
2010, 132, 17102. 17
石墨烯
Promising Electronic, Optical, Thermal,
Mechanical properties
It was reported that graphene has a breaking strength 200 times greater than steel the strongest material
C. Lee et al Science 2008, 321, 385
20
Exfoliated Graphene
K. S. Novoselov et al., Science 306, 666 (2004). 21
Graphene on Cu
22
C C3N4
23
C BN
高温、 高压(5 GPa)
24
不同结构的BN
-BN (c-BN), 闪锌矿 sphalerite (zinc blende) structure
19
How to make graphene?
• Strangely cheap and easy.
• Either draw with a piece of graphite, or repeatedly peel with Scotch tape
• Place samples on specific thickness of Silicon wafer. The wrong thickness of silicon leaves graphene invisible.
1.7
36.5
600║ 30 ┴
−2.7║ 38┴ 5.2
1.8
45
34
无定形硼 (棕色粉末)可用于生产硼钢。 硼钢主要用于制造 喷气发动机和核反应堆的控制棒。前一种用途基于其优良的 抗冲击性，后一种用途基于硼吸收中子的能力。
5
-硼
6
硼单质
பைடு நூலகம்
7
硼的笼结构
[B12H12]2-
8
其它晶体结构
CCP: Cubic Closed Packing (立方密堆积) HCP: Hexagonal Closed Packing (六方密堆积) BCC: Body Centered Cubic
18
石墨烯 2010年 诺贝尔物理奖
Andre Geim and Konstantin Novoselov
A. K. Geim & K. S. Novoselov. The rise of graphene. Nature Materials Vol 6 183-191 (March 2007)
ns2np1 B: 4 HBF4
其他: 6 Na3AlF6
IV A
氧化态
最大 配位数
C -4, +2, +4 (4)
Si -4, +4
6
Ge -4,(+2), +4 6
Sn +2, +4
6
Pb +2,(+4)
6
ns2np2
3
3.2 单质结构
4
3.2.1 硼单质
晶态硼： 黑灰色、单 质硬度仅次 于金刚石
• Graphene visible through feeble interference effect. Different thicknesses are different colors.
/news/2010-12-graphene-pencil-sticky-tape-videos.html
9
Al单质
立方最密堆积 (Cubic Close Packing) 面心立方结构 (Face Centered Cubic)
10
Ga 和 In
Ga In
11
Tl
12
Al 660 C Ga 30 C In 150 C Tl 303 C
熔点
Ga 镓 和 铟 可 以 形 成 低熔点合金，如 含 25% 铟 的 镓 合 金, 16℃便熔化。 若温度在熔点之 上, 镓和铟混合研 磨时便可自动形 成合金。
1–2 9.5–10 ~10
1–2
10
Knoop hardness (GPa)
10
Bulk modulus (GPa) 100
Thermal conductivity (W/m.K)
3
Thermal expansion (10−6/°C)
Bandgap (eV)
5.05
Refractive index