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1、学习情境十 碳族主要元素性质的测定,北京电子科技职业学院 生物技术系,碳族主要元素性质的测定,碳族元素的概述,一、碳族元素的概述,（一）碳族元素的组成和价电子构成,一、碳族元素的概述,2. 价电子构型：ns2np2,最大 配位数,单质可形成原子晶体,金属晶体,1. 碳族(IVA)：C, Si, Ge, Sn, Pb,一、碳族元素的概述,3. 存在形式,碳：金刚石、石墨；煤、石油、天然气 碳酸盐； CO2 硅：SiO2和各种硅酸盐 锗：硫银锗矿 4Ag2SGeS2 硫铅锗矿2PbSGeS2 锡：锡石 SnO2 铅：方铅矿 PbS，白铅矿 PbCO3,一、碳族元素的概述,4. 碳单质的同素异形体,
2、金刚石：原子晶体,硬度最大,熔点最高。 石墨：层状晶体 ，质软，有金属光泽。 足球烯或富勒烯： C60， C70 等。 C60985年用激光轰击石墨作碳的气化实验时发现的。 C60 是由12个五边形和20个六边形组成的32面体。,一、碳族元素的概述,5. 硅单质的存在形式,铅单质：质软，能阻挡X射线。可作电缆的包皮，核反应堆的防护屏。,硅有无定形体和晶体两种，其晶体类似金刚石。 锗单质是灰白色金属，硬而脆，结构类似于金刚石。 锡单质有三种同素异形体：,一、碳族元素的概述,二、碳的氧化物,CO,（1）结构 CO(6+8=14e-)与N2（27=14e-）是等电子 体, 结构相似。,一个键 两个键
3、,1. 一氧化碳(CO),二、碳的氧化物,作配位体，形成羰基配合物Fe(CO)5、Ni(CO)4、Co2(CO)8，其中C是配位原子。 还原剂,剧毒,（2）性质,二、碳的氧化物,2、二氧化碳 (CO2),经典的分子结构：O=C=O,CO2中，碳、氧之间键长116pm,C：sp杂化,固体二氧化碳：干冰,二、碳的氧化物,3. 碳酸,CO2溶于水，大部分CO2H2O，极小部分H2CO3,CO32-的结构：,CO32-(6+38+2=32e-)与BF3(5+39=32e-) 为等电子体。,C：sp2杂化,二、碳的氧化物,碳酸热稳定性,（1）H2CO3MHCO3M2CO3,（2）同一族金属的碳酸盐稳定性
4、从上到下增加 BeCO3 MgCO3 CaCO3 SrCO3 BaCO3 分解T/ 100 540 900 1290 1360,二、碳的氧化物,三、碳酸盐的有关性质,1. 过渡金属碳酸盐稳定性差 CaCO3 PbCO3 ZnCO3 FeCO3 分解T / 900 315 350 282 价电子构型 8e_ (18+2)e_ 18e_ (9-16)e_,离子极化观点：,r(M2+) 愈小，M2+ 极化力愈大，MCO3 愈不稳定； M2+ 为18e_，(18+2)e_ ，(9-16)e_ 构型相对于 8e_构型的极化力大， 其 MCO3 相对不稳定。,三、碳酸盐的有关性质,2. 碳酸盐的溶解度,易
5、溶盐：Na2CO3 NaHCO3 K2CO3 KHCO3 100溶解度 45 16 156 60 (g/100g H2O),其它金属(含Li)碳酸盐难溶于水，且酸式盐溶解度大于正盐。,氢键存在，形成 二聚物或多聚物,三、碳酸盐的有关性质,3. 可溶性碳酸盐与金属离子作用的产物类型,水溶液中存在碳酸盐的水解：,三、碳酸盐的有关性质,（1）氢氧化物碱性较强的金属离子与之反应生成碳酸盐沉淀。例如：Ba2+、Sr2+、Ca2+和Ag+等。,金属离子加入可溶性碳酸盐时，生成沉淀的类型：,（2）氢氧化物碱性较弱的金属离子与之反应生成碳酸羟盐(碱式碳酸盐)沉淀。例如：Pb2+、Bi3+、Cu2+、Cd2+、
6、Zn2+、Hg2+、Co2+、Ni2+和Mg2+等。,三、碳酸盐的有关性质,（3） 水解性强、两性的金属离子与之反应生成氢氧化物沉淀。例如：Al3+、Fe3+、Cr3+、Sn2+、Sn4+和Sb3+等。,三、碳酸盐的有关性质,四、硅,无定型体：石英玻璃、硅藻土、燧石 晶体：天然晶体为石英，属于原子晶体 纯石英：水晶 含有杂质的石英：玛瑙，紫晶,1. 硅的氧化物,（1）结构,四、硅,（2）性质, 与碱作用, 与HF作用,四、硅,2. 硅酸及硅酸盐,性质：,12,2,10,1,3,2,10,6,.,1,10,7,.,1,SiO,H,-,-,=,=,，,，,溶解度小，是二元弱酸,K,K,四、硅,制备
7、：,浸透过CoCl2的硅胶为变色硅胶。,四、硅,硅酸盐结构复杂, 一般写成氧化物形式，它的基本结构单位为硅氧四面体。,白云石：K2O 3Al2O3 6SiO2 2H2O 泡沸石：Na2O Al2O3 2SiO2 nH2O,3. 硅酸盐,可溶性：Na2SiO3 (水玻璃) 、K2SiO3 不溶性：大部分硅酸盐难溶于水，且有特征颜色。,四、硅,4. 硅的卤化物 SiX4,SiF4 SiCl4 SiBr4 SiI4 聚集态 g l l s,（氟硅酸）,水解：,四、硅,SnS32-不稳定，遇酸分解,碱溶 (SnS, PbS不溶),氧化碱溶 (SnS2、PbS不溶),PbS与HNO3作用,（硫代锡酸根）,四、硅,Thank You !,
