王广建下册化学课件第十七章碳硅硼.pptVIP

第17章 碳 硅 硼 要求:本章只重点学习碳，硅，硼对其它金属放在以后学习。 碳是第二周期元素，应注意它在族中的特殊表现。 硼的价电子数（3个）少于价电子层轨道数（4个），它是具有这种特征的唯一非金属元素，常称为缺电子原子，由此带来一系列性质表现。学习时应特别注意。 §17-1 概述 1、形成原子晶体 ⅤA—ⅥA族非金属多为双原子或多原子的有限分子，组成分子晶体，而C，Si，B都能形成原子间共价结合的庞大分子，组成原子晶体。 金刚石是碳的同素异形体之一，具有典型的原子晶体结构，其中每个C原子以共价键（sp3）和其他4个C原子键合，构成坚固的，连续的网状骨架结构。 碳的另一种同素异形体石墨很软，能导电；而金刚石很硬，不导电截然相反。石墨的这些性质完全由它的晶体结构所决定。Sp2杂化轨道，六角平面的网状结构，整个晶体构成了层状结构。 另外，C原子还剩有一个未杂化的P电子，这些轨道垂直分布于平面上下，并可以象金属晶体中的自由电子那样，自由地在层间宽广范围内流动，构成极多个C原子间相互重叠的离域π键，用πmm表示，而层间作用力是范德华力。 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。 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减。 C,Si,Bi氧化物的水合物显酸性，尽管两族表现出自上而下由酸性到碱性的过渡，但酸性和碱性都是很弱的。如 H2CO3,H4SiO4,H3BO3 都是弱酸。 §17-2 碳在IVA族中的特殊性质 1、碳原子间最强烈的成键倾向 p区元素中，IVA元素的原子间有最明显的成键倾向，其中尤以碳在相同原子间的成键最为突出。 C-C键能在同族（原子半径最小）和同周期中（未受到孤电子对键弱化效应的影响）都是最高的。碳可以形成数以百万计的有机化合物，是和成键性质有关的。 本族中碳以外的其它元素，同原子间成键倾向急剧减弱，但Si容易和氧生成简单或链状化合物（单键键能大） 。 O-O N-N C-C C-H C-O 142 193 347 414 360 S-S P-P Si-Si Si-H Si-O 268 197 226 318 464 S=S P=P C=C O=O 352 489 620 499 碳与硅比较： （1）从C和Si在自然界存在形式看： 碳能以单质状态存在，金刚石或石墨晶体中C原子连成链状。硅在自然界中并无游离状态，而主要以硅酸盐形式存在，这和 C-C 键能 Si-Si键能以及 Si-O键能? Si-Si键能有关。 （2）从单质Si和C的化学性质活泼看： Si较为活泼，Si在空气中比C更容易燃烧且放热更多。 （3）从原子间形成重键看： C原子间形成C=C，C≡C键非常普遍，而Si原子间不可能形成重键。 2-3、晶体结构 为什么CO2不像SiO2那样形成网状大分子结构呢？ 因为Si-O键能C-O键能，并且Si-O键能?Si=O，而C-O键能?C=O键能。有人认为Si-O之间形成了d-pπ键，使Si-O单键具有近乎双键的性质，比一般单键键能强，因而使C、O之间容易形成双键，Si、O之间宁可形成单键，因而便向三维空间延伸成为网状大分子结构。 2-4、碳的最高配位数为4 C