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* 第17章 碳、硅、硼 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 ) 排第 13 位 以下为部分天然矿物晶体照片 硅 Si 以 Si－O－Si 键存在 水晶、石英 SiO2 ， 其它硅酸盐矿物 排第 2 位 ( 矽 ) 水晶 ( SiO2 ) 方解石 ( CaCO3 ) §17-1 碳 一 单质 335pm 木炭和焦炭基本属于石墨类型，但是晶形不完整。 1 同素异形体 石墨 硬度小，熔点极高，层状结构 。 碳原子 sp2 杂化，形成分子平面。 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 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。 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。 碳簇 以 C60 （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。 2 碳的还原性 △rSm = －172 J?k－1?mol－1 △rSm = 3 J?k－1?mol－1 △rSm = 178 J?k－1?mol－1 △rSm 如何？ 碳作为还原剂， 涉及以下三个反应： (a) 2 CO(g) + O2(g) —— 2 CO2(g) (b) C(s) + O2(g) —— CO2(g) (c) 2 C(s) + O2(g) —— 2 CO (g) 冶金工业上，用碳还原金属氧化物制备金属，如： MnO + C —— Mn + CO ( 1 ) 上述反应 (1) 可以看成由下面两个反应 (2) 和 (3) 相减得到 2 C (s) + O2 (g) —— 2 CO (g) ( 2 ) 2 Mn +