碳硅硼
第十七章 碳 硅 硼
4、III A、IVA族元素的氧化还原性质
p区元素中，自ⅥA到ⅤA族， 很多元素呈多种变价。
对III A、IVA族元素，变价特征
已不甚明显。 IVA ：ns2np2 III A：ns2np1
+4，+2
+3为主，也有+1
5、 IIIA 、IVA族元素氧化物水合物的酸 碱性
每族自上而下表现出由酸性到碱性递
2、C,Si,B有很强的成键能力
p区的非金属原子间容易发生成 键作用，而C,Si,B表现更为明显，其
中C是指相同原子间的成链；对Si和 B，还包括形成相异原子间的Si-O-Si
链状化合物，它们常构成分子量很大
的无机高分子材料。
3、IIIA 、IVA元素在周期表中位置居中 元素的金属性和非金属性都不很显 著，有些显两性，在化合物中以共价性 为特征。而对C,Si,B更为明显，在C, Si, B与电负性较它们高的元素所形成的二 元化合物中，它们都是共价化合物，具 有很低的熔、沸点。在与电负性较它们 低的元素结合形成的二元化合物称为碳 化物，硅化物，硼化物，其组成和键型 较复杂。
B元素利用sp3杂化轨道，与氢形成 三中心两电子键。（氢桥）
H H B H H B H H
记作：
要点：B的杂化方 式，三中心二电子键、 氢桥。
B2H6中两种键（重点）： 1）B-H硼氢键 ；2）氢桥键
在高硼烷中，除了有这两种键以外，还可能有：
3） B B
4）硼桥键 开口三中心键（硼桥键）
5）闭合三中心 硼键
3 2 O 2 2 CO 2 ( s ) 3 H 2 O ( l )
C2H 6 (g )
H
1561 KJ / mol
碳硅硼
碳、硅、硼的通性
碳、硅、硼三种元素晶体的熔点和沸点很高，除石 硼三种元素晶体的熔点和沸点很高， 墨外硬度也大。 墨外硬度也大。 碳单键键能大,碳结合成链能力强 碳结合成链能力强;硅 硼的X-O键能 碳单键键能大 碳结合成链能力强 硅、硼的 键能 属于亲氧元素 碳的氢化物与O 大,属于亲氧元素 碳的氢化物与 2燃烧得碳的氧化物 而 属于亲氧元素,碳的氢化物与 。 硅、硼的氢化物大部分遇水就可生成含氧化合物。 X-H键能都较大 它们都有一系列的氢化物。 键能都较大,它们都有一系列的氢化物 键能都较大 它们都有一系列的氢化物。
碳的同素异性体
三、碳的新单质 1、C60球碳： 、 球碳： 1985年9月初美国 年 月初美国 月初美国Rice大学 大学Smalley、Koroto 大学 、 在氦气流里用激光气化石墨， 和Curl在氦气流里用激光气化石墨，发现了像足球 在氦气流里用激光气化石墨 一样的碳分子—C60，后来发现，它只是一个碳的一 后来发现， 一样的碳分子 大类新同素异形体——球碳 60大家族里一员。 球碳C 大类新同素异形体 球碳 大家族里一员。 2、其它球碳 、 C20球碳 C80球碳
-+
O ON S
N N C C
OO N N
CO32-,ClO3-,NO3-,SO3等分子或离子具有相同的通 因此它们有相同 式:AX3,它们的总价电子数都等于24，因此它们有相同 的结构,即,它们是平面三角形分子,中心原子都取sp2杂 化,都有一套∏46键。
等电子体原理
SO42-,PO43-,ClO4-等离子属AX4型,总价电子数为32， 杂化轨道。 中心原子取 sp3杂化轨道 。 中心原子上所有 p 能级的价 电子都参与杂化了， 电子都参与杂化了 ， 或者说 ,所有的 p 轨道都已用于形 分子里已经不可能有中心原子参与的 成σ键,因此,分子里已经不可能有中心原子参与的p-p∏ 分子里的重键 键。这些等电子体(32e)都是正四面体的,分子里的重键 是d-pπ键。
实验碳硅硼实验报告
一、实验目的1. 了解碳、硅、硼三种元素的基本性质。
2. 掌握碳、硅、硼的化学反应规律。
3. 学习实验操作技能，提高实验分析能力。
二、实验原理碳、硅、硼是化学元素周期表中相邻的三种元素，它们在自然界中广泛存在，具有不同的物理和化学性质。
本实验通过观察碳、硅、硼的燃烧、反应等现象，了解它们的性质。
三、实验材料与仪器1. 实验材料：碳（石墨）、硅（石英砂）、硼（硼砂）、氧气、酒精灯、试管、镊子、烧杯、试管夹等。
2. 实验仪器：分析天平、电子显微镜、光谱仪等。
四、实验步骤1. 碳的燃烧实验（1）将少量碳（石墨）放入试管中，用酒精灯点燃。
（2）观察燃烧现象，记录燃烧温度、火焰颜色、燃烧产物等。
（3）将燃烧后的产物放入烧杯中，加入适量水，观察溶解情况。
2. 硅的燃烧实验（1）将少量硅（石英砂）放入试管中，用酒精灯点燃。
（2）观察燃烧现象，记录燃烧温度、火焰颜色、燃烧产物等。
（3）将燃烧后的产物放入烧杯中，加入适量水，观察溶解情况。
3. 硼的燃烧实验（1）将少量硼（硼砂）放入试管中，用酒精灯点燃。
（2）观察燃烧现象，记录燃烧温度、火焰颜色、燃烧产物等。
（3）将燃烧后的产物放入烧杯中，加入适量水，观察溶解情况。
4. 碳、硅、硼的反应实验（1）将碳、硅、硼分别与氧气反应，观察反应现象。
（2）将反应产物进行光谱分析，确定反应产物。
五、实验结果与分析1. 碳的燃烧实验结果：（1）燃烧温度：约3000℃；（2）火焰颜色：蓝色；（3）燃烧产物：二氧化碳。
2. 硅的燃烧实验结果：（1）燃烧温度：约1700℃；（2）火焰颜色：无色；（3）燃烧产物：二氧化硅。
3. 硼的燃烧实验结果：（1）燃烧温度：约300℃；（2）火焰颜色：无色；（3）燃烧产物：三氧化二硼。
4. 碳、硅、硼的反应实验结果：（1）碳与氧气反应：生成二氧化碳；（2）硅与氧气反应：生成二氧化硅；（3）硼与氧气反应：生成三氧化二硼。
六、实验结论1. 碳、硅、硼在燃烧过程中分别生成二氧化碳、二氧化硅、三氧化二硼；2. 碳、硅、硼在氧气中燃烧时，燃烧温度、火焰颜色、燃烧产物均有所不同；3. 本实验通过观察碳、硅、硼的燃烧现象，了解了它们的基本性质。
碳硅硼专业知识
卤化物和氟硅酸盐
硅旳含氧化合物
硅旳杂化与成键特征
1、存在：因为硅易与氧结合，自然界中没有 游离态旳硅（p557解释）。大部分坚硬旳岩石是由 硅旳含氧化合物构成旳。
硅原子旳价电子构型与碳原子旳相同，它也可形 成sp3、sp2和sp等杂化轨道。但是它旳原子半径比 碳旳大，且有3d轨道，因而情况与碳原子有所不同：
2、在层与层之间是分子间作用力，所以层与层之 间就能滑动，石墨粉能够做润滑剂，再加上它旳颜 色是黑色旳，它又可做颜料和铅笔芯。
碳旳同素异性体
三、碳旳新单质
1、C60球碳： 1985年9月初美国Rice大学Smalley、Koroto 和Curl在氦气流里用激光气化石墨，发觉了像足球 一样旳碳分子—C60，后来发觉，它只是一种碳旳一 大类新同素异形体——球碳C60大家族里一员。
硅单质
2、与金属作用 Si能与某些金属生成硅化物如：Mg2Si。
3、与酸作用 Si在含氧酸中被钝化。Si与HF或有氧化剂(HNO3、 CrO3、KMnO4、H2O2等）存在旳条件下，与HF酸 反应。
Si+2HF===SiF4↑+H2↑ SiF4+2HF===H2SiF6(氟硅酸) 3Si+4HNO3+18HF＝3H2SiF6+4NO↑+8H2O 4、与碱作用 无定形Si能剧烈地与强碱反应，放出H2。 Si+2NaOH+H2O==Na2SiO3+2H2↑
碳旳同素异性体
二、石墨
石墨分子构造是层形构造，每层是由无限个碳 六元环所形成旳平面，其中旳碳原子取sp2杂化， 与苯旳构造类似，每个碳原子尚余一种未参加杂化 旳p轨道，垂直于分子平面而相互平行。平行旳n个 p轨道共n个电子在一起形成了弥散在整个层旳n个 碳原子上下形成了一种p-p大键。
第17章碳硅硼
Ga Ge As Se
有益微量元素
In Sn Sb Te
2020/1/22
水解性（金属离子不水解和金属离子水解）
2020/1/22
温室效应(Greenhouse Effect)
所谓“温室效应”，它是由包括 CO2 分子在内的某些多原子分子 （其他如N2O，CH4，氯氟烃）在大气中含量的上升造成的。在过去, 大 气中CO2 浓度大体保持着平衡，随着工业化的进程， CO2 增加的速度大 于渗入海洋深处与Ca2+结合成 CaCO3 沉淀的速度。太阳的可见光和紫 外光穿过大气层射至地球表面，在地球表面产生的红外辐射却被这类多
CO2
650～1000℃, 10×105 Pa NiO催化
CO + 3H2
（水蒸气转化法）
C + H2O
925～1375℃ 1×105 Pa～30×105 Pa
（水煤气反应法） 加热
2C + O2 （限量）
（发生炉煤气法）
CO + H2 2CO
2020/1/22
实验室 HCOOH H2C2O4
△，浓硫酸 △, 浓硫酸
CO + H2O CO + CO2 + H2O
● CO的最重要性质是 ： 可燃性 ： 2CO + O2 ＝ 2CO2 ,
∆rHm ＝ - 596 kJ ·mol-1
还原性： 3 Fe2O3 + CO ＝ 2 Fe3O4 + CO2 Fe3O4 + CO ＝ 3 FeO+ CO2 FeO + CO ＝ Fe + CO2 PdCl2(aq) + CO(g) + H2O ＝ CO2(g) + Pd(s) + 2HCl(aq)
第十七章 碳硅硼
CaCO3＋CO2＋H2O==Ca(HCO3)2
这个平衡反应导致了自然界中钟乳石 和石笋的形成.
（B）水解性(C级掌握) Al3+,Cr3+和Fe3+等的碳酸盐完全水解 2M3++3CO32-+3H2O==2M(OH)3+3CO2 (M=Al,Cr,Fe) 有些金属离子如Cu2+,Zn2+,Pb2+和Mg2+ 等,与CO32-反应得到碱式盐. 2Cu2++2CO32-+H2O==Cu2(OH)2CO3+CO2
解:因Si原子半径大(第三周期元 素),Si-Si单键键长长,使得两个Si原 子的3p轨道难以有效地进行肩并肩的 重叠,即形成p-pπ键,所以Si=Si双键 不能稳定存在.
解:因石英矿为原子晶体,而 各种硅酸盐是由许多硅氧四 面体组成的链状或环状结构 的晶体,它们的稳定性非常高, 能经受住自然界的各种高温 高压条件而稳定存在.
用亚铜盐的氨水溶液或盐酸溶液吸收CO, 而H2不被吸收而分离.吸收了CO的溶液 经处理放出CO.
Cu(NH3)2CH3COO+CO+NH3==Cu(NH3)3·CO·CH3C OO
解:因C的电负性比O小, 更易给出孤对电子形成 配位键,所以CO做配体时, 一般是C做配位原子.
解:CO之所以对人体有毒，是因 为它能与血液中携带O2的血红蛋 白(Hb)形成稳定的配合物 COHb(CO与Hb的亲和力约为O2与 Hb的230～270倍)，使血红蛋白 丧失了输送氧气的能力,导使人 体因缺氧而死亡.
17-2-2 碳的氧化物,含氧酸及其盐 一: 氧化物 1。一氧化碳 1）结构（B级掌握）
问 题 17-2.3:为什么CO的偶极矩几乎为 零?(B级掌握)
碳硅硼实验报告
碳硅硼实验报告实验目的通过碳硅硼实验，探索碳、硅、硼元素在化学实验中的性质和用途。
实验材料1.碳元素样本2.硅元素样本3.硼元素样本4.化学实验器材：试管、试剂瓶等5.实验平台和工具实验步骤1.准备工作–检查所需材料和器材的完整性和可用性。
–穿戴实验室所需的安全防护用品，如实验室服、手套和护目镜。
2.实验准备–将碳元素样本放置在试管中，并加热。
–观察并记录碳元素在加热过程中的变化。
3.实验观察–观察碳元素在加热过程中的变化，如颜色、形态等。
–记录观察结果并进行分析。
4.实验准备–将硅元素样本放置在试管中，并加入酸性溶液。
–观察并记录硅元素在酸性溶液中的反应。
5.实验观察–观察硅元素在酸性溶液中的反应情况，如气体产生、颜色变化等。
–记录观察结果并进行分析。
6.实验准备–将硼元素样本放置在试管中，并加入氧化剂。
–观察并记录硼元素在氧化剂中的反应。
7.实验观察–观察硼元素在氧化剂中的反应情况，如火焰颜色、气体产生等。
–记录观察结果并进行分析。
实验结果与分析碳元素实验结果与分析在加热过程中，碳元素发生燃烧反应，产生火焰和黑色烟雾。
这是因为碳在高温下与氧气反应，生成二氧化碳。
由于燃烧反应需要足够的氧气供应，所以需加热较长时间碳样本才能完全燃烧。
硅元素实验结果与分析硅元素与酸性溶液反应生成硅酸，同时会释放出气体，通常是二氧化硅气体。
酸性溶液的反应可以用来检测硅的存在，并用于工业和实验室中的硅分析。
硼元素实验结果与分析在氧化剂的作用下，硼元素会生成独特的绿色火焰。
这种火焰颜色可以用来检测硼的存在，并在实验室中用于硼的定性和定量分析。
结论通过碳硅硼实验，我们发现了碳、硅、硼元素在化学实验中的性质和用途。
碳元素在加热时会发生燃烧反应，硅元素与酸性溶液反应生成硅酸，硼元素在氧化剂的作用下会生成独特的绿色火焰。
注意事项1.在实验过程中要严格遵守实验室安全规定，做好安全防护措施。
2.实验结束后要对实验器材进行清洁，并按照相关规定进行废弃物处理。
碳硅硼的实验报告
碳硅硼的实验报告
《碳硅硼实验报告》
实验目的：通过实验观察碳、硅和硼在不同条件下的性质和反应，探究它们在
化学反应中的作用。
实验材料：碳粉、硅粉、硼粉、试管、酒精灯、试管夹、试管架、磁力搅拌器、酒精灯、试管架、试管夹、试管刷、滤纸、蒸馏水。
实验步骤：
1. 将碳粉、硅粉和硼粉分别放入不同的试管中。
2. 在每个试管中加入少量蒸馏水，并用试管架夹住试管。
3. 将试管放置在酒精灯上加热，观察试管中物质的变化。
4. 用磁力搅拌器搅拌试管中的物质，观察其反应情况。
实验结果：
1. 碳粉在加热后产生气体，放置在试管口会发生明亮的火花，表明碳粉具有易
燃性。
2. 硅粉在加热后没有明显变化，但在加热后与氧气反应会产生硅酸盐。
3. 硼粉在加热后产生明亮的火花，表明硼粉也具有易燃性。
实验结论：
1. 碳在加热条件下具有易燃性，可与氧气反应产生二氧化碳。
2. 硅在加热条件下与氧气反应产生硅酸盐，具有一定的化学活性。
3. 硼在加热条件下也具有易燃性，产生明亮的火花。
通过本次实验，我们对碳、硅和硼在不同条件下的性质和反应有了更深入的了解，这对我们进一步研究它们在化学反应中的作用具有重要意义。
希望通过不
断的实验探究，我们能够更好地理解和应用这些化学元素。
第14讲碳硅硼
第四章碳·硅·硼周期系第14族元素碳（Carbon）、硅（Silicon）和第13族硼（Boron），它们均属于非金属元素。
碳是有机世界的主角；硅是无机世界的主角。
近半个世纪以来，对硼化学研究有了重大的突破，它几乎可以与碳化学媲美。
特别是在癌症治疗方面，利用10B同位素可以俘获中子，是一个值得重视的研究动向。
即让10B、11B的混合物集中在脑癌部分，然后用中子照射颅骨，这两种同位素在肿瘤部位发生核反应，便会产生辐射，於是从里向外杀死癌细胞。
因此，作为脑癌的一种化学疗法颇有前途。
配合本章教学的媒体为4.1 概述碳和硅位于IVA族，显然在性质上有一定的相似性，与硅原子相比较，由于碳原子的半径特别小，而电负性颇大，于是在性质上的差异悬殊。
尽管硼和硅不在同一族，然而它们在周期表中处于对角线位置，表现在化学性质上有许多相似之处。
4.1.1 元素的基本性质表4—1碳、硅、硼的一些基本性质4.1.2 成键特征碳的价电子层结构为2s22p2，硅为3s23p2，当它们形成化合物时如CCl4、SiCl4等，中心原子采取sp3杂化，有四个等价的sp3杂化轨道（即成键轨道），它们拥有四个价电子，因此，成键轨道数目等于其价电子数目，称为等电子原子。
硼的价电子层结构为2s22p1，它形成化合物时如BF3，中心原子采取sp2几何形状为四面体形，硼原子有四个sp3杂化轨道（成键轨道），但它仅仅只有三个价电子，凡是价电子数目小于成键轨道数目，称为缺电子原子。
譬如F3BL、L＝NH3、N（CH3）3、（CH3）2O等，均以四面体方向成键，F3BL中L的孤对电子给予硼原子上的空轨道，以配键结合。
由于硼具有缺电子原子的特性，导致硼原子与硼原子可以形成多中心键，硼酸的水溶液为一元酸。
当然，在元素周期中除了硼具有缺电子原子的特性，还有铝、铍等。
碳与硼都处于第二周期，在一般的化合物中，它们的最大配位数是4。
碳与硅虽然位于同一族，但是它们的成键特点差别较大。
碳 硅 硼-12
碳、硅、硼的通性
碳、硅、硼的一些性质
碳 77 3823 1086 345.6 357.7 4117 485 2.55 硅 117 1683 786.1 222 452 318 565 1.90 硼 88 2573 792.4 29321 561-690 389 61353 2.04
原子共价半径/pm 熔点/K 第一电离势/(kJ· mol-1) 单健离解能/(kJ· mol-1) X-O 离解能/(kJ· mol-1) X-H 离解能/(kJ· mol-1) X-F 离解能/(kJ· mol-1) 电负性（鲍林）
2Al3++3CO32-+3H2O＝2Al(OH)3↓+3CO2↑(此反应用于灭火器)
有些金属离子如Cu2+、Zn2+、Pb2+和Mg2+等，其 氢氧化物和碳酸盐的溶解度相差不多，则可能得到碱 式盐。 2Cu2++2CO32-+H2O＝Cu2(OH)2CO3↓+CO2↑
碳的化合物
3、热稳定性：
一般情况如：CaCO3、ZnCO3和PbCO3加热即分
碳的化合物
1、溶解性 所有碳酸氢盐都溶于水。正盐中只有铵盐、铊 盐和碱金属的盐溶于水。 其它金属的碳酸盐都是难溶的，对于这些盐来 说，它们的酸式盐要比正盐的溶解度来的大。 碱金属（除锂外）和NH4+离子有固态的酸式盐， 它们在水中的溶解度比相应的正盐的溶解度小。这 同HCO3-离子在它们的晶体中通过氢键结合成链， 而降低了碳酸氢盐的溶解度。
解为金属氧化物和CO2，而钠、钾、钡的碳酸盐在高 温下也不分解。 碳酸盐受热分解的难易程度与阳离子的极化作用 有关。阳离子对CO32-离子的极化作用，使CO32-不稳定 以致分解,极化作用越大越易分解。H+（质子）的极化 作用超过一般金属离子,所以有下列热稳定性顺序：
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17-1 通性 17-2 碳 17-3 硅 17-4 硼 17-5 碳化物、硅化物和硼化物 习题
17-1 通性
17-1-1 元素的基本性质 17-1-2 电子构型和成键性质 17-1-3 自然存在和丰度（自学）
17-2 碳
17-2-1 单质 17-2-2 碳的氧化物、含氧酸及其盐 17-2-3 碳的硫化物和卤化物
单质硅的性质、制备和用途
硅有两种晶型。无定形硅为深灰色粉末，晶 形硅为银灰色，且具金属光泽，能导电，但导 电率不及金属，且随温度的升高而增加。硅在 化学性质方面主要表现为非金属性。象这类性 宇航 质介于金属和非金属之间的元素称为“准金属” 员试 或“类金属”或“半金属”。准金属是制半导 图展 体的材料。 开太 计算机芯片、太阳能电池是硅做的。自然界 阳能 没有单质硅。是化学家，把砂子(SiO 电池 2)转化为 硅(Si)，形成了计算机的基石。 翅板。 SiO2+C+2Cl2====SiCl4+CO2 SiCl4+2H2====Si+4HCl 太阳能汽车 晶态硅具有金刚石那样的结构，所以它硬而 脆（硬度为7.0）、熔点高，在常温下化学性质 不活泼。
碳的氧化物、含氧酸及其盐 p/k Pa
碳的氧化物、含氧酸及其盐
二、碳酸和碳酸盐 CO2在水中的溶解度不大，298K时，1L水中溶 1.45g(约0.033mol)。CO2转变成H2CO3的只有1-4％。 因为CO2能溶于水，所以蒸馏水的 PH值常小于7 ， 2 O O 酸碱滴定时粉色的酚酞溶液在空气中能退色。 H2CO3是二元弱酸，能生成两种盐：碳酸氢盐 2化轨道与 和碳酸盐。碳原子在这两种离子中均以 sp C C 三个氧原子的 p轨道成三个s键，它的另一个p轨道 H O O p轨道形成 与氧原子的 p 键，离子为平面三角形。 O O 4 46 3 计算表明：如果没有水，气态的碳酸分子可以 存在18万年不分解。估计在星际云中存在碳酸分子， 而且可能与C60的形成有关。（2000，March，3， Chem in Britain）
碳的氧化物、含氧酸及其盐
利用STM隧道显微镜操作单个的原子，在银表 面上将CO分子移到夹在银原子间的铁原子上，CO 分子从垂直于表面变斜，形成Fe(CO)2分子。
碳的氧化物、含氧酸及其盐
2、二氧化碳 （1）、温室效应 近几十年来由于世界工业高速发展，各类污染严重， 森林又滥遭砍伐，石油轮泻油，影响了生态平衡，使 大气中的CO2越来越多，是造成地球“温室效应”的 主要原因。CO2能吸收红外光，这就使得地球应该失 去的那部分能量被储存在大气层内，造成大气温度升 高。会使地球两极的冰山发生部分融化，从而使海平 面升高，甚至造成沿海一些城市被海水淹没的危险。 （2）、结构 在CO2分子中，碳原子与氧原子生成四个健，两个s 和两个大∏键(即离城∏34键)。CO2为直线型分子。碳 原子上两个未杂化成健的p轨道分别与氧的p轨道发生 重叠,习惯上仍用O=C=O表示。
CO + 2 H2 CO + 3H2
Cr2O3,ZnO CH3OH 623-673K Fe/Co/Ni CH4 + H2O 523K,101KPa
碳的氧化物、含氧酸及其盐
大 气 污 染 物 对 人 体 器 官 的 损 害 图
碳的氧化物、含氧酸及其盐
在工业气体分析中常用亚铜盐的氨水溶液或盐酸溶 液来吸收混合气体中的CO，生成CuCl· CO· 2H2O，这 种溶液经过处理放出CO，然后重新使用，与合成氨工 业中用铜洗液吸收CO为同一道理。 Cu(NH3)2CH3COO+CO+NH3==Cu(NH3)3· CO· CH3COO 醋酸二氨合铜(I) 醋酸羰基三氨合铜(I) (4)CO与碱的作用 CO显非常微弱的酸性，在473K及1.01×103kPa压力 下能与粉末状的NaOH反应生成甲酸钠： NaOH+CO===HCOONa 因此也可以把CO看作是甲酸HCOOH的酸酐。甲酸 在浓硫酸作用下脱水可以得到CO。
17-3 硅
17-3-1 单质硅的性质、制备和用途 17-3-2 硅烷 17-3-3 硅的卤化物和氟硅酸盐 17-3-4 硅的含氧化合物
17-4 硼
17-4-1 硼原子的成键特征 17-4-2 单质硼 17-4-3 硼的氧化物（硼烷）和硼氢配合 物 17-4-4 硼的卤化物和氟硼酸 17-4-5 硼的含氧化合物
OC O O H C OO OC H O O O H O C OO H
碳的氧化物、含氧酸及其盐
2、水解性 在金属盐类(除碱金属和NH4+及Tl盐)溶液中加可溶 性碳酸盐，产物可能是碳酸盐、碱式碳酸盐或氢氧化 物。究竟是哪种产物，取决于反应物、生成物的性质 和反应条件。如果金属离子不水解，将得到碳酸盐。 如果金属离子的水解性极强，其氢氧化物的溶度积又 小，如Al3+、Cr3+和Fe3+等，将得到氢氧化物。
s2* p p* 2p s2p p 2p * s2 s s2s
CO分 子 电 子 构 造 示 意 图
C
O
C
O
碳的氧化物、含氧酸及其盐
化学性质： (l)CO还原性：CO为冶金方面的还原剂。它在高温 下可以从许多金属氧化物如Fe2O3、CuO或PbO中夺取 氧，使金属还原。 CO还能使一些化合物中的金属离子还原。如： CO+PdCl2+H2O===CO2+Pd↓+2HCl CO+2Ag(NH3)2OH===2Ag↓+(NH4)2CO3+2NH3 这些反应都可以用于检测微量CO的存在。 (2)CO氧化性：
碳的硫化物和卤化物
1．二硫化碳 二硫化碳CS2为无色有毒的挥发性液体，极 CF4 CC14 CBr4 CI4 易着火： CS2(l)+3O2(g)==CO2(g)+SO2(g) 常温下的状态 气 液 固 固 它不溶于水，可作为有机物、磷和硫的溶剂。 颜色 无 无 淡黄 淡红 2．碳的卤化物 溶解性 均不溶于水，只溶于有机溶剂 非极性分子，稳定，不分解，比重比水大。 CC14是常用的灭火剂，但不能扑灭金属。 H2O+CCl4===COCl2+HCl
2Al3++3CO32-+3H2O＝2Al(OH)3↓+3CO2↑(此反应用于灭火器)
有些金属离子如Cu2+、Zn2+、Pb2+和Mg2+等，其氢氧 化物和碳酸盐的溶解度相差不多，则可能得到碱式盐。 2Cu2++2CO32-+H2O＝Cu2(OH)2CO3↓+CO2↑
碳的氧化物、含氧酸及其盐
3、热稳定性：
碳的氧化物、含氧酸及其盐
1、溶解性 所有碳酸氢盐都溶于水。正盐中只有铵盐、 铊盐和碱金属的盐溶于水。 其它金属的碳酸盐都是难溶的，对于这些盐 来说，它们的酸式盐要比正盐的溶解度来的大。 碱金属（除锂外）和NH4+离子有固态的酸式 盐，它们在水中的溶解度比相应的正盐的溶解 度小。这同HCO3-离子在它们的晶体中通过氢 键结合成链，而降低了碳酸氢盐的溶解度。
元素的基本性质
碳、硅、硼的氧化态
电子构型
C Si B [He]2s22p2 [Ne]3s23p2 [He]2s22p1
常见氧化态
-2,-4,0,+2,+4 -4,0,+2,+4 0,+3
电子构型和成键性质
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。 硼的价电子构型为2s22p1,价电子数少于价电 子轨道数，所以它是缺电子原子。 碳和硅可以用sp、sp2和sp3杂化轨道形成2到 4个s键。碳的原子半径小，还能形成pp-pp键， 所以碳能形成多重键(双键或叁键)，硅的半径 大，不易形成pp-pp键，所以Si的sp和sp2态不 稳定，很难形成多重键(双键或叁键)。 硼用sp2或sp3杂化轨道成键时，除了能形成 一般的s键以外，还能形成多中心键。例如3个 原子共用2个电子所成的键就叫做三中心两电 子键。
O
C
O
CO2是非极性分子，易液化，其临界温度为 304K(在此温度下不论加多大压力也不能使其 1013 液化),固体二氧化碳为雪花状固体。俗称“干 镁:在特定条件下也能形 冰”，它是分子晶体(注 在 液 成原子晶体 ) 。 二 固 从相图可知，它的三相点高于大气压，所以在 氧 1999年美国Lawrence Livermore国 化 常压下直接升华为气体，它是工业上广泛使用的致 oC的温度下将液态 碳 506 家实验室在 – 40 CO2装 216K 527k Pa 冷剂。戏曲舞台的烟云。 中 入一高压容器用 4激光器热至 燃 3、不活泼性 Nd:YbLiF 烧 1800K ，在40GPa高压下 气 ,CO2在微米级 CO2不活泼，但在高温下，能与碳或活泼金属 红宝石芯片或铂薄膜上结晶。发现分子 镁、钠等反应。 晶型的 CO2转化为SiO2结构。 4、酸性 101 能与碱、碱性氧化物及碳酸盐反应。 273 195 216 T/K CaCO3+CO2+H2O====Ca(HCO3)2
单质
一、同素异形体 碳有金刚石和石墨C60等同素异性体。无定形 炭(如木炭)本质上都是纯度不等的石墨微晶。 金刚石的外观是无色透明的固体，为原子晶体， 每个碳原了都以sp3杂化轨道和其它四个原子形成 共价键，形成一种网状的巨形分于,再由于C一C键 的键能相当高,使得金刚石的硬度非常大,分子中没 有自由电子,不导电;在工业上可用于刀具来切割金 属及制造高档装饰品。 合成金刚石的新方法。 20世纪50年代高温高压石墨转化为金刚石。 20世纪80年代微波炉中烃分解为金刚石。 20世纪90年代CCl4+Na得到金刚石微晶。
单质
碳的新单质： 1、C60球碳： 1985年9月初美国Rice大学Smalley、 Koroto和Curl在氦气流里用激光气化石墨，发 现了像足球一样的碳分子—C60，后来发现， 它只是一个碳的一大类新同素异形体——球碳 C60大家族里一员。 2、其它球碳 C20球碳 C80球碳 C24球碳 C36球碳