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碳族元素

2023-03-05 19:16:54 暂无评论 百科资料

碳族元素(Carbon group)指的是元素周期表ⅣA族的所有元素,包括碳(C)、硅(Si)、锗(Ge)、锡(Sn)、铅(Pb)、鈇(Fl)六种。它们电子排布相似,有4个价电子。碳、硅是非金属,锗是金属元素,但金属性较弱,锡和铅是更为典型的金属元素,Fl系人工合成。碳族元素在分布上差异很大,碳和硅在地壳有广泛的分布;锡、铅也较为常见,锗的含量则十分稀少,属于稀散型稀有金属。碳是碳循环的核心元素,以二氧化碳、碳酸盐和有机物的形式存在,硅以二氧化硅和硅酸盐为主,锗、锡、以二氧化物存在,铅以硫化物居多。

  • 中文名 碳族元素
  • 外文名 Carbon group
  • 定义 元素周期表ⅣA族的所有元素
  • 包括 碳、硅、锗、锡、铅、鈇

分布

  碳族元素中,硅的丰度最大,仅来自次于氧;碳、硅都是地壳中的常量元素;锡、铅的丰度较小,但矿藏集中,易于开采和冶炼,因而其历史也较为长久;锗属于稀散型稀有金属,矿藏极少;鈇主要是人工合成。

元素性质

周期律性质

  主条目:元素周期

  碳族元素表现出一定的周期性,从上到下,元素的金属性增强,非金属性减弱,+4价化合物稳定性降低,+2价化合物稳定性提高,铅(Ⅱ)化合物稳定性高于铅(Ⅳ)。

  相似性

  ·最外层都有4个电子,化合价主要有+4和+2攻运源术微触变十,易形成共价化合物。

  ·气态氢化物的通式:RH4

  ·最高价氧化物对应的水化物通式为H2RO3或R(OH)4

  递变性

  ·+2价化合物主要氧化态稳定性逐渐增大,+4价化合物主要氧化态稳定性逐渐减小

  ·熔沸点降低,单质密度逐渐增大

  ·金属性增强,非金属360百科性减弱,最高价氧化物对应水化物的酸性减弱,氢化物的稳定性减弱

硅的特殊性

  主条目:对角线规认击己场棉这示坏略曾讲

  ①硅与ⅢA族的硼在周期表中盟种将脸处于对角线位置,表现出特有的对角线规则。而其他碳族元素无此规律。

  ②碳的氢化物类型众多(例如各种烃类),而硅的氢化物类型较少

  碳族迅济些误团元素形成的MH4 型氢化物中,CH4的生成焓为负值,其他均为正值如下表

CH4SiH4GeH4SnH4PbH4
生成焓-74.934.390163

  正值

  因此,CH4最为稳定,其它由上到下稳定性逐渐降低。且由于碳原子的半径较小,可以形成碳碳双键娘掉差攻击于概剂利够(烯烃)、三键(炔烃);而硅原子的半径较大,硅与硅原子之间双键型的氢化物(H2Si=SiH2)直到1981年才制得,极不稳定。

  ③碳的含氧酸盐很少,而硅的含氧酸盐类型众多。

  硅酸根离子具有正四面体结构,极其稳定,因而有许多正硅酸盐;四面体共用单元顶点氧原子连接形成各种各样的结构形式。

化学性质

  碳可以跟浓硫酸、硝酸反应,被氧化成二氧化碳,不与盐酸作用。硅不跟盐酸、硫酸、硝酸作用,只与氢氟酸反应。锗不和稀盐酸、稀硫酸反应,但能被浓硫酸、浓硝酸氧化。锡和稀盐酸、稀硫酸反应,生成低价锡(Ⅱ)的化合物;跟浓H2SO4、浓HNO3反应生成高价锡(Ⅳ)的化合物。铅跟盐酸、硫酸、硝酸都能反应被氧化成亚铅离子。碳族元素中跟碱溶液反应的有硅和锡,它们既表现出金属性又表现出非金属性。碳族元素在加热时都能跟氧反应,被氧化成二氧化碳、二氧化硅和氧化亚铅等。碳族元素跟硫、氯共热生成相应的杆即烧同际支另同刻区高价氯化物和硫化物,铅则生成铅(Ⅱ)化合物。碳、硅跟金属共热生成碳化物和硅化物,锡、铅与金属形成合金。都广农含乙不能直接与氢化合,其氢化物是间接制得的。

化学反应

  C + O₂--→CO₂

  2C + O₂--→ 2CO

  2CO + O₂--→2CO₂

  C+ 2CuO -来自-→2Cu + CO₂↑

 个资离端倒诗型好汉望 3C+ 2Fe2O₃--→4Fe + 3CO₂↑

  CO+ CuO--→Cu + CO₂

  3CO+ Fe2O₃--→2Fe + 3CO₂

  2NaOH + CO₂--→Na2CO₃+ H2O

  2NaOH + SO₂--→百围工贵Na2SO₃+ H2O

  2NaOH + SO₃--→Na2SO₄+ H2O

  Ca(OH)₂ + CO₂--→CaCO₃ ↓+ H2O

  Ca(OH)₂+ SO₂--→CaSO里何₃↓+ H2O

  CO₂+ H2O--→H2CO₃

  C+ H2O--→CO + H₂(生成水煤气)

  C+CO₂--→2CO

  2C+ Si360百科O₂--→2CO↑ + Si

  黄客必呼故Si +O₂--→SiO₂

  2F₂+ Si--→查适SiF₄

  Si + 4HF--→S温铁磁思毫管掌通线iF₄↑+2H₂↑

  Si即接茶银型精克居+2NaOH+ H2O--→Na2SiO₃+2H₂↑

  SiO2+2N效担延aOH--→Na2SiO₃+H2O

  SiO2+ 4HF--→SiF₄+2H2O

  CaO+ SiO₂--→CaSiO₃

  料事矿路坐图阳仅SiO₂+ Na2CO₃--→Na2SiO₃+ CO₂

  SiO₂+ 室正CaCO₃--→C统丝均导胡谓克aSiO₃+ CO₂↑

  Na2SiO₃兴究接地降相+ 2HCl--→2 NaCl+ H2SiO₃↓

  Na2SiO₃+H2O +CO₂--→Na2CO₃+ H武千杨坚分乐乱材2SiO₃↓

参见

  宜省安茶异院李张认·硼族元素(Boron group)

  ·氮族元素(Nitrogen group)

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