碳族元素在周期表中的位置
碳族元素
(二)碳的氧化物（CO2和CO）
1、CO2（1）物性：无色无味，密度比空气 大的气体，能溶于水，固体CO2称“干冰” （2）化学性质：a、具有酸性氧化物的通性 b、弱氧化性：CO2＋C＝2CO 点燃 CO2＋2Mg==2MgO+C （3）制取：工业上煅烧石灰石 : 高温 CaCO3==CaO+CO2 实验室：CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2+H2O 固体＋液体－气（不加热）可启普发生器及 简易装置
练习：某无色溶液可能由Na2CO3 、MgCl2 、 NaHCO3 、BaCl2 中的一种或几种混合而成.往 溶液中加入烧碱溶液出现白色沉淀 ，加入稀 H2SO4 也出现白色沉淀，并放出气体，据此分 析，下述组合判断中正确的是 （ B ） ① 肯 定 有 BaCl2 ② 肯 定 有 MgCl2 ③ 肯 定 有 NaHCO3 ④肯定有Na2CO3 或NaHCO3 ⑤肯定 无MgCl2 A、① ② ⑤ B、① ③ C、② ④ D、① ③ ⑤
从左到右酸性减弱、碱性增强
CH4 SiH4
－
－
－
从左到右稳定性减弱
3、单质的物理性质（见P148）
思考1：根据元素周期律的知识，Pb的金属性比Sn强， 而在金属活动性顺序表中，Sn的活动性却比Pb强，这 是否矛盾？
不矛盾。在金属活动性顺序表中，是指金属单质在水溶液中失 去电子的能力；而元素周期表中指元素原子失电子能力强弱。
碳族元素性质递变规律
元素符号 原子半径的变化 金属性、非金属 性变化 最高正价 最高价氧化物化 学式 对应水化物化学 式及酸碱性强弱 氢化物化学式及 稳定性
C
Si
Ge
Sn
Pb
从左到右逐渐增加
化学元素周期表及口诀
化学元素周期表及口诀口诀：1氢(qīng)H 2氦(hài) He 3锂(lǐ)Li 4铍(pí)Be 5硼(péng)B 6碳(tàn)C 7氮(dàn) N 8氧(yǎng)O 9氟(fú)F 10氖(nǎi) Ne 11钠(nà)Na 12镁(měi)Mg 13铝(lǚ)Al 14硅(guī)Si 15磷(lín)P 16硫(liú)S 17氯(lǜ)Cl 18氩(yà)Ar 19钾(jiǎ)K 20钙(gài)Ca化学元素周期表口诀：按周期分：第一周期：氢、氦——侵害第二周期：锂、铍、硼、碳、氮、氧、氟、氖——鲤皮捧碳蛋养福奶第三周期：钠、镁、铝、硅、磷、硫、氯、氩——那美女桂林留绿牙第四周期：钾、钙、钪、钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、镓、锗——嫁改XXX反革命，铁姑捏痛新嫁者砷、硒、溴、氪——生气休克第五周期：铷、锶、钇、锆、铌、钼、锝、钌——如此一告你，不得了铑、钯、银、镉、铟、锡、锑、碲、碘、氙——老把银哥印西堤，地点仙第六周期：铯、钡、镧、铪、钽、钨、铼、锇、铱、铂、金、汞、砣、铅、铋、钋、砹、氡——（彩）色贝（壳）蓝（色）河，但（见）乌（鸦）（引）来鹅，一白巾供它牵，必不爱冬（天）第七周期：钫、镭、锕——防雷啊！按族分：氢、锂、钠、钾、铷、铯、钫——请XXX加入私访铍、镁、钙、锶、钡、镭——媲美XXX被雷硼、铝、镓、铟、铊——碰女嫁音他碳、硅、锗、锡、铅——探归者西迁氮、磷、砷、锑、铋——蛋临身体闭氧、硫、硒、碲、钋——养牛西蹄扑氟、氯、溴、碘、砹——父女绣点爱氦、氖、氩、氪、氙、氡——害耐XXX先动全部：青害XXX，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。
元素周期表中的主族元素
元素周期表中的主族元素元素周期表是化学中的重要工具，它将元素按照一定规律排列。
其中，主族元素是指周期表中第1A到第8A族元素，也就是代表性元素。
这些元素具有共性，其化学性质也有规律可循。
本文将介绍元素周期表中的主族元素，以及它们在日常生活中的应用。
一、第1A族元素 - 碱金属碱金属是元素周期表中的第1A族元素。
它们包括锂（Li）、钠（Na）、钾（K）、铷（Rb）、铯（Cs）和钫（Fr）。
这些元素具有低密度、低熔点和非常活泼的化学性质。
碱金属在自然界中以化合物的形式存在，比如氯化钠（NaCl），它是我们常见的食盐。
此外，钾和铷还用于冶金工业中的合金制备。
二、第2A族元素 - 碱土金属碱土金属是元素周期表中的第2A族元素。
它们包括铍（Be）、镁（Mg）、钙（Ca）、锶（Sr）、钡（Ba）和镭（Ra）。
与碱金属相比，碱土金属的化学性质更为稳定。
它们在自然界中以氧化物和硫化物的形式广泛存在。
钙是人体骨骼、牙齿的重要组成元素，被广泛应用于医药和建筑材料制造。
镁用于制备轻便合金，广泛应用于航空航天领域。
三、第3A族元素 - 硼族元素硼族元素是元素周期表中的第3A族元素。
它们包括硼（B）、铝（Al）、镓（Ga）、铟（In）、铊（Tl）和镓（Uut）。
这些元素的数量较少，化学性质各异。
铝是最常见的硼族元素，具有良好的导电性和导热性，广泛应用于建筑、汽车和航空领域。
四、第4A族元素 - 碳族元素碳族元素是元素周期表中的第4A族元素。
它们包括碳（C）、硅（Si）、锗（Ge）、锡（Sn）、铅（Pb）和镤（Fl）。
碳是生命的基础，几乎所有有机物都含有碳元素。
硅在电子工业中应用广泛，是半导体材料的重要组成部分。
锡和铅常用于合金制备，具有良好的焊接性能。
五、第5A族元素 - 氮族元素氮族元素是元素周期表中的第5A族元素。
它们包括氮（N）、磷（P）、砷（As）、锑（Sb）、铋（Bi）和镤（Mc）。
氮是地球大气中的主要成分，也是生物体内常见的元素。
元素周期表中的主族元素与过渡金属
元素周期表中的主族元素与过渡金属元素周期表是化学中重要的工具之一，它按照元素的原子序数与化学性质的周期性变化进行排列。
其中，主族元素与过渡金属是周期表中两个重要的分类。
一、主族元素主族元素是指元素周期表中1、2、13、14、15、16、17和18族的元素。
它们的特点如下：1. 1、2族元素：位于周期表最左侧的两个族别，即“碱金属”和“碱土金属”。
- 碱金属：包括锂（Li）、钠（Na）、钾（K）等。
它们的电子排布规则为ns^1，具有较低的电离能和较强的还原性。
- 碱土金属：包括铍（Be）、镁（Mg）、钙（Ca）等。
它们的电子排布规则为ns^2，具有较高的电离能和较强的硬度。
2. 13-18族元素：分别是“硼族”、“碳族”、“氮族”、“氧族”、“氟族”和“稀有气体”。
- 硼族元素：包括硼（B）、铝（Al）等。
它们的电子排布规则为ns^2np^1，具有较高的电离能和一些金属特性。
- 碳族元素：包括碳（C）、硅（Si）等。
它们的电子排布规则为ns^2np^2，是非金属元素的重要代表。
- 氮族元素：包括氮（N）、磷（P）等。
它们的电子排布规则为ns^2np^3，具有较高的电负性。
- 氧族元素：包括氧（O）、硫（S）等。
它们的电子排布规则为ns^2np^4，通常表现出较高的电负性。
- 氟族元素：包括氟（F）、氯（Cl）等。
它们的电子排布规则为ns^2np^5，是最活跃的非金属元素。
- 稀有气体：包括氦（He）、氖（Ne）等。
它们的电子排布规则为ns^2np^6，具有极低的化学活性。
二、过渡金属过渡金属是指元素周期表中3到12族的元素，它们具有以下特征：1. 金属性质：过渡金属大多数为金属，具有良好的导电性、导热性和延展性等。
2. 电子结构：它们的原子内外电子分布比较复杂，电子结构填满顺序为(n-1)d^1-10ns^0-2。
3. 反应性：过渡金属具有多种氧化态，可以参与多种反应和配位化学。
4. 彩色与催化性：许多过渡金属化合物呈现出丰富的颜色，并且在催化反应中起到重要作用。
碳族元素
有机化合物
由于碳原子形成的键都比较稳定，有 机化合物中碳的个数、排列以及取代基 的种类、位置都具有高度的随意性，因 此造成了有机物数量极其繁多这一现象， 目前人类发现的化合物中有机物占绝大 多数。 有机物一般难溶于水，易溶于有机溶 剂，熔点较低。绝大多数有机物受热容 易分解、容易燃烧。有机物的反应一般 比较缓慢，并常伴有副反应发生。
1 、可燃性：
a. 在氧气中或空气中完全燃烧：生成二氧化碳并放出大量的热。 b.空气不足，燃烧不完全：除生成二氧化碳外，还会产生一氧化 碳，并放热。
2、 还原性：
a.干燥木炭粉和氧化铜均匀Fra bibliotek合，加强热。b.炽热的碳可使二氧化碳还原成一氧化碳。
c.炽热的碳可使水蒸汽还原。碳和碳的氧化物
碳的单质
• 石墨、金刚石、 C60
• 金刚石和石墨的化学成分都是碳(C)，但是它们的结构和 性能却完全不同。金刚石是目前最硬的物质，而石墨却是 最软的物质之一。大家都知道铅笔芯就是用石墨粉和粘土 配制而成的，石墨粉含量多笔芯就软，用“B“表示，粘土 掺多了则硬，用“H”表示。矿物学家用摩氏硬度来表示相 对硬度，金刚石为10，而石墨的摩氏硬度只有1。它们的 硬度差别之所以这么大，关键在于它们的内部结构存在很 大差异。
石墨
石墨内部的碳原子呈层状排列，一个碳原子周围只有3 个碳原子与其相连，碳与碳组成了六边形的环状，无限 多的六边形组成了一层。层与层之间联系力非常弱，而 层内三个碳原子联系很牢，因此受力后层间就很容易滑 动，这就是石墨很软能写字的原因。石墨可用于制造电 极、润滑剂、铅笔芯、原子反应堆中的中子减速剂等， 也可以用作坩埚以及合成金刚石的原料。
C60
• 富勒烯C60 • 1985年，美国化学家史莫利与英国化学家科尔托利用激光 照射石墨，使其蒸发而成碳灰。质谱分析发现，这些碳灰 中含有两种不明物质，其分子量分别为碳的60倍与70倍， 故将它们分别命名为 C60与C70。C60中20个正六边形和12个 正五边形构成圆球形结构，共有60个顶点，分别由60个碳 原子所占有，经证实它们属于碳的第三种同素异形体，命 名为富勒烯(Fullerene）。
碳族元素
铅(Pb)
碳族元素及单质的一些性质
原子半径 nm 主要 化合价 颜色、状态 密度 g/cm3 熔点 ℃ 沸点 ℃
0.077
+2,+4
金刚石：无色固体 石墨：灰黑色固体 晶体硅：灰黑色 固体
3.51 2.25 2.32 ~2.34
3550 3652
4827 4827
0.117
+2,+4
1410
2355
0.122
+2,+4
银灰色固体
5.35
937.4
2830
0.141
+2,+4
银白色固体
7.28
231.9
2260
0.175
+2,+4
蓝白色固体
11.34
327.5
1740
碳族元素性质的特殊性
碳(C)、硅(Si)、锗(Ge)、锡(Sn)的+4价化合物是稳定 的, 如CO2、SiO2、GeO2、SnO2的氧化性较弱
Si
Ge Sn Pb
SiH4
GeH4 SnH4
(SiO)
GeO SnO PbO
SiO2
GeO2 SnO2 PbO2
元素符号
C 6
Si 14
Ge 32
Sn 50
Pb 82
原子序数
原子半径的变化趋势
随着原子序数的递增，原子半径增大
金属性与非金属性的变化 金属性逐渐增强，非金属性减弱 趋势 最高正价
最高价氧化物化学式 +4 +4 +4 +4 +4
CO2
SiO2
GeO2
SnO2 PbO2
碳元素在元素周期表的位置
碳元素在元素周期表的位置
碳元素具有许多重要的化学和生物特性，这使得它在现代社会中起到至关重要的作用。
碳元素所在的位置也很重要。
碳元素是元素周期表的第六列的第14个元素。
它是第二个小组元素，也就是碳族元素。
碳元素的原子序数为6，原子量为12.011。
它属于非金属元素，具有非常强烈的化学活性。
它是所有元素中最稳定的元素之一，因此它在大多数有机化合物中都有重要的作用。
碳元素也是生命体的基本组成部分。
它是构成细胞的基本元素，也是构成有机物的基本元素。
碳元素可以与其他元素形成许多化合物，例如碳酸、糖类等，这些物质在生物体的代谢过程中起着重要的作用。
此外，碳元素还可以与氢、氧、氮等元素结合，形成碳水化合物，这在生物体的代谢过程中也发挥着重要作用。
碳元素也可以形成各种复杂的有机物，例如蛋白质和油脂等，这些物质对于生命体的基本功能和发育至关重要。
因此，碳元素在元素周期表中的位置非常重要，它是现代社会中最重要的化学元素之一。
它是构成有机物的基本元素，也是生命体的基本组成部分，它的存在对健康的人类有着不可磨灭的重要性。
无机化学第十五章碳族元素
05 碳族元素生物效应及环境 影响评价
碳族元素在生物体内作用机制
1
碳族元素在生物体内主要以有机化合物的形式存 在，如蛋白质、脂肪、碳水化合物等，是构成生 命体的基本要素。
2
碳族元素参与生物体内多种代谢过程，如葡萄糖 代谢、脂肪代谢等，对维持生物体正常生理功能 具有重要作用。
3
一些碳族元素如硅、锗等还具有特殊的生物活性， 对生物体的生长、发育和免疫等方面产生影响。
特点
碳族元素具有相似的最外层电子 构型，主要呈现+2、+4价态；随 着原子序数的增加，金属性逐渐 增强，非金属性逐渐减弱。
碳族元素在周期表中位置
01
碳和硅位于第二周期和第三周期 ，锗、锡、铅则位于第四周期及 其以后。
02
碳族元素在周期表中的位置反映 了它们的电子构型和化学性质的 递变规律。
碳族元素重要性及应用
锗、锡、铅单质性质简介
锗
锗是一种化学元素，具有半导体性质。它在电子工业中有一定的应 用，如制造高频器件等。
锡
锡是一种银白色、柔软的金属，具有良好的延展性和可塑性。它广 泛用于制造合金、焊料、涂料等。
铅
铅是一种蓝灰色、质软的金属，密度大，熔点低。它具有一定的耐腐 蚀性，可用于制造蓄电池、电缆等。但铅对人体有害，应注意防护。
配位化合物形成与稳定性
配位化合物概念
01
碳族元素可与多种配体形成配位化合物，如与氨、水、卤素离
子等形成的配合物。
配位化合物稳定性
02
碳族元素配位化合物的稳定性受多种因素影响，如中心原子电
荷、配体性质、空间构型等。
配位化合物应用
03
碳族元素配位化合物在催化、材料科学、生物医药等领域具有
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28184 2 8 18 18 4 2 8 1832 18 4
+2 ,+4 +2,+4 +2, +4 +2 ,+4 +2 ,+4
CO2 SiO2 GeO2 SnO2 PbO2
H2CO3 H2SiO3 Ge(OH)4 Sn(OH)4 Pb(OH)4
CH4 SiH4
—
—
—
碳族元素单质的性质
元素 符号
C
Si Ge
P
S
稳定性：SiH4 __<___H2O Sn
金属性： Ge __<___Pb
Pb
C60及应用前景
近年来，科学家们又发现了一些以新的单质形态存在的碳
其中比较重要的是1985年发现的C60 。C60是一种由60个碳原子 构成的分子，形似足球。除此之外，还发现了一些结构与 C60 类似的碳分子，如C70、C84、C240、C540等。
共价键 范德华力
C60分子结构示意图
思考题 ？
某气态氢化物由碳和氢两种元素组成, 碳和氢的质量比为3:1,则其化学式是_C__H_4____; 若碳和氢的质量比为4:1,则其分子式是__C__2H__6_。
碳元素与其它元素组成了许多的有机物， 数目达1000多万种。
作业：P151一、1 二、1、2
习题一
如果发现 114 号新元素（位于第七周期ⅣA族）
下列有关 X 可能具有的性质是（ B、C ）
A. X 是非金属元素 B. X 的 +2 价化合物比 +4 化合物稳定 C. XO2 具有强氧化性 D. X 有稳定的氢化物
练习题二
在电弧作用下使石墨蒸发，在真空中冷凝， 得到空心球状分子，其相对分子质量分别为720 和840，请写出这两种分子的化学式分别是：
_C_6_0_和___C_7_0_。它们与石墨的关系是__同_素__异__形_；体
其中一种分子可与金属钾形成超导化合物，该 物质的式量为837，则此化合物的化学式为：
__K__3_C_6_0_。
练习三
对比下列物质的性质
酸性：H2CO3 ___>__H2SiO3 C N O
碱性：Pb(OH)2
_>___Sn(OH)2
化学多媒体课件1-7-01
碳族元素在周期表中的位置
族 周期
ⅠAⅡA ⅢA ⅣAⅤA ⅥA ⅦA
非金属性逐渐增强
1 2 3 4 5 6 7
金 属 性 逐Байду номын сангаас渐 增 强
H Li Be B CCC N O F Na Mg Al SSSiii P S Cl K Ca Ga GGGeee As Se Br Rb Sr In SSSnnn Sb Te I Cs Ba Tl PPPPbbbb Bi Po At Fr 金属性逐渐增强
金
刚
石
石
墨
一、碳族元素及化合物
元素符号及名称 原子序数
原子半径（ nm）
C、碳 6
0.077
Si、硅 Ge、锗 Sn、锡 Pb、铅
14
32
50 82
0.117 0.122 0.141 0.175
电子层结构
主要化合价 最高价氧化物 化学式
最高价氧化物对应 的水化物的化学式 气态氢化物 化学式
24
284
阅读第一节
目前，人们对C60的研究已经取得了很大的进展，将 C60 应用于超导体、材料科学等领域的探索正在不断地深入。我国
在这方面的研究也取得了重大的成果，如北京大学和中国科学
院物理所合作，已成功地研制出金属渗杂C60超导体。由于C60 可以形成各种化合物，可用来制成高温润滑剂、耐热和防火材
料等。可以说, C60的发现对于碳化学甚至整个化学领域的研究 具有非常重要的意义。
Si Ge Sn Pb
单质的性质
颜色、状态 密度 熔点
g·cm-3
金刚石：无色固体 石墨:灰黑色固体
晶体硅:灰黑色固体
3.51 2.25
2.32
银灰色固体
5.35
银白色固体
7.28
蓝白色固体
11.34
OC 3550 3652 1410
937.4
231.9
327.5
沸点 OC 4827 4827 2355 2830 2260 1740
非金He 属 Ne 性Ar 逐Kr 渐增强XRen
第七章
碳 族元素
硅和硅酸盐工业
第一节 碳 族 元 素（一）
一、碳族元素 二、碳族元素的单质 三、碳族元素的化合物 四、碳族元素单质和化合物
性质的相似性和递变性 五、碳的同素异形体 六、练习
碳的单质
（同素异形体）
金刚石 石墨
C60等
金刚石与石墨晶体结构对比