4A 第十五章碳族元素 & He2a知 12.01 Chapter 15 The carbon family elements 31 [Ne]3s23p silicon 28.09 Carbon (C) Silicon (Si) Ge [Ar4s23d104 germanium 72.58 Germanium (Ge) Stannum (Sn) 0 Sn Tin K15s24d105p tin 118.7 Plumbum(Pb) 2 Pb Lead lead 207.2 ns2np2
第十五章 碳族元素 Chapter 15 The carbon family elements Carbon (C) Silicon (Si) Germanium (Ge) Stannum (Sn) Plumbum (Pb) Tin Lead ns2np2
碳族元素结构的相似性及递变性 carbon silicon germanium tin lead Valence electron configuration 2s22p2 3s23p2 4s24p2 5s25p2 6s26p2 Atomic number 6 14 32 50 82 Covalent 77 118 122 141 154 radius/pm ionic radius M2+ 73 93 120 /pm M4平 16 42 53 71 84 I1/kJ·mol 1086 787 762 709 716 I2/kJ·mo1 2353 1577 1537 1412 1450 I3/kJ·mol 4621 3232 3302 2943 3081 I4/kJ·mol 6223 4356 4410 3930 4083 Electronegativity 2.55 1.90 2.01 1.96(IV) 2.33(V) (pauling) 1.80( 1.87) Ex-x)(kJ·mo) 345.6 222 188 146.4 >易形成共价键，难形成离子键； >碳元素形成的化合物种类是最多的。 2
carbon silicon germanium tin lead Valence electron configuration 2s2 2p2 3s2 3p2 4s2 4p2 5s2 5p2 6s2 6p2 Atomic number 6 14 32 50 82 Covalent radius/pm 77 118 122 141 154 ionic radius /pm M2+ - - 73 93 120 M4+ 16 42 53 71 84 I1/kJ·mol-1 1086 787 762 709 716 I2/kJ·mol-1 2353 1577 1537 1412 1450 I3/kJ·mol-1 4621 3232 3302 2943 3081 I4/kJ·mol-1 6223 4356 4410 3930 4083 Electronegativity (pauling) 2.55 1.90 2.01 1.96(IV) 1.80(II) 2.33(IV) 1.87(II) E(x-x) (kJ·mol-1 ) 345.6 222 188 146.4 - 碳族元素结构的相似性及递变性 ¾ 易形成共价键，难形成离子键； ¾ 碳元素形成的化合物种类是最多的。 2
碳族元素结构的相似性及递变性 元素名 单质密 元素符 原子半 状态（标 单质熔 单质沸 称 号 主要化合价 祝) 度（克/立方厘 径(nm) 点(C) 点(C) 米) 3.51(金刚石) 碳 0.077 0,+2,+4 固体 3550 4827 2.25(石墨) 硅 si 0.117 0,+2,+4 固体 2.33 1410 2355 储 Ge 0.122 0,+2,+4 固体 5.35 937.4 2830 锡 Sn 0.141 0,+2,+4 固体 7.28 231.9 2260 铅 Pb 0.175 0,+2,+4 固体 11.34 327.5 1740 clear(diamond)&black(graphite) n silvery(left.beta)or gray (right.alpha) Grayish-white Ge crystalline,reflective with bluish-tinged faces Metallic gray Si Pb A 12 gram(2x3 cm)polycrystalline block of Ge with uneven cleaved surfaces
碳族元素结构的相似性及递变性 C Ge Si Sn Pb 3
$15-1 Carbon and its compounds >1 存在：以多种形式广泛存在于大气和地壳之中（在地壳中的含量约 0.027%)。碳单质很早就被人认识和利用，碳的一系列化合物一有机物 更是生命的根本。生物体内大多数分子都含有碳元素。 ~同位素：在地球的自然界里，碳12在所有碳的含量占98.93%，碳13则有 1.07%。C的原子量取碳12、13两种同位素丰度加权的平均值，一般计算时 取12.01。碳12是国际单位制中定义摩尔的尺度，以12克碳12中含有的原子 数为1摩尔。 > 用途： ◆在工业上和医药上，碳和它的化合物用途极为广泛。 ◆测量古物中碳14的含量，可以得知其年代，这叫做碳14断代法（由于碳 14具有较长的半衰期)。 石墨可以直接用作炭笔，也可以与粘土按一定比例混合做成不同硬度的 铅芯。 ◆ 金刚石除了装饰之外，还可使切削用具更锋利。 ◆ 无定形碳由于具有极大的表面积，被用来吸收毒气、废气。 ·富勒烯和碳纳米管则对纳米技术极为有用。 ◆由于石墨的分子间只有微弱的范德华引力，所以它们容易滑动，适合用 来作润滑剂，而石墨处於高温时不容易挥发，所以适合在掘隧道时使用。 碳是钢的成分之一。 ◆ 碳能形成大量化合物，在生物上和商业上是重要的分子
§15-1 Carbon and its compounds ¾ 存在：以多种形式广泛存在于大气和地壳之中（在地壳中的含量约 0.027% ）。碳单质很早就被人认识和利用，碳的一系列化合物——有机物 更是生命的根本。生物体内大多数分子都含有碳元素。 ¾ 用途： 在工业上和医药上，碳和它的化合物用途极为广泛。 测量古物中碳14的含量，可以得知其年代，这叫做碳14断代法（由于碳 14具有较长的半衰期）。 石墨可以直接用作炭笔，也可以与粘土按一定比例混合做成不同硬度的 铅芯。 金刚石除了装饰之外，还可使切削用具更锋利。 无定形碳由于具有极大的表面积，被用来吸收毒气、废气。 富勒烯和碳纳米管则对纳米技术极为有用。 由于石墨的分子间只有微弱的范德华引力，所以它们容易滑动，适合用 来作润滑剂，而石墨处於高温时不容易挥发，所以适合在掘隧道时使用。 碳是钢的成分之一。 碳能形成大量化合物，在生物上和商业上是重要的分子。 ¾ 同位素：在地球的自然界里，碳12在所有碳的含量占98.93%，碳13则有 1.07%。C的原子量取碳12、13两种同位素丰度加权的平均值，一般计算时 取12.01。碳12是国际单位制中定义摩尔的尺度，以12克碳12中含有的原子 数为1摩尔。 4
Carbon cycle Plants,algae,many bacteria (Autotrophs) Carbon Cycle Atmosphere 750 (Co.) Organic Carbon dioxide compounds Water Oxygen Animals,fungi many bacteria Storage in GIC Fluxes in GtCryr (Heterotrophs) Correlation between the carbon cycle and formation of organic compounds 5
Correlation between the carbon cycle and formation of organic compounds Carbon cycle 5