第17章 碳 硅 硼

1、第第17章章 碳碳 硅硅 硼硼A A族族 C Si B17-1 碳族元素通性碳族元素通性一、一、 基本性質(zhì)基本性質(zhì) C Si B 價電子構(gòu)型價電子構(gòu)型 ns2np2 2s22p1 主要氧化態(tài)主要氧化態(tài) +2 ,+4 +4 +3 I1 1086.5 786.6 800.7 電子親和能電子親和能 121.9 133 26.7 X (Pauling) 2.5 1.8 2.0二二 、 C與與Si的比較的比較雜化態(tài)雜化態(tài) C Si sp sp3 sp2 sp3 sp3d2C.N.max 4 6鍵離解能鍵離解能 C-C 345.6 Si-Si 222/kJmol-1 C-H 411 Si-H 295 C-

2、C 鏈長，烷種類多鏈長，烷種類多Si-Si 鏈短（鏈短（15個個Si），硅烷種類少。），硅烷種類少。（ + pd 反饋反饋鍵）鍵） C-F 485 Si-F 565 Si是親是親O、親、親F元素。元素。 C-O 350 Ksp(CaCO3 ) = 2.010-9 J（Ca(OH)2）= (Ca2+)(OH-)2 = 0.10(4.510-3 )2 = 2.010-6 Ksp(Ca(OH)2) = 5.510-6 生成生成CaCO3，不生成，不生成Ca(OH)2。+極化作用極化作用CO32- -+ ,H+ 反極化作用反極化作用+ -CO32- MO + CO2酸式碳酸鹽的熱穩(wěn)定性均比相應(yīng)的正鹽穩(wěn)

3、定性差酸式碳酸鹽的熱穩(wěn)定性均比相應(yīng)的正鹽穩(wěn)定性差(b)(b)熱穩(wěn)定性熱穩(wěn)定性硅有晶體硅和無定形硅兩種同素異形體1 1、灰黑色，有金屬光澤，硬而、灰黑色，有金屬光澤，硬而 脆的固體脆的固體2 2、熔、沸點(diǎn)高、硬度大、熔、沸點(diǎn)高、硬度大3 3、晶體硅是良好的半導(dǎo)體、晶體硅是良好的半導(dǎo)體常溫下，硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑，除氫氟酸、氟氣、強(qiáng)堿外,不跟其他物質(zhì)如：氧氣、氯氣、硫酸等起反應(yīng)，但在加熱情況下，硅也能跟一些非金屬反應(yīng)。高溫下化學(xué)性質(zhì)活潑17-3 硅硅一、單質(zhì)硅一、單質(zhì)硅1 1、與氟氣反應(yīng)：、與氟氣反應(yīng)：2 2、與氫氟酸反應(yīng)：、與氫氟酸反應(yīng)：3 3、與強(qiáng)堿溶液反應(yīng)：、與強(qiáng)堿溶液反應(yīng)：4 4、與氯氣反應(yīng)

4、：、與氯氣反應(yīng)：5 5、與氧氣反應(yīng)、與氧氣反應(yīng)Si+2F2=SiF4Si+4HF=SiF4+2H2Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2Si+2Cl2=SiCl4Si+O2=SiO2 3Si(s) +4HNO3+18HF=3H2SiF6+4NO+8H2O H2SiF6 氟硅酸，強(qiáng)酸。 Si+ 2C = SiC6 6、與、與C C反應(yīng)反應(yīng)高溫2273K7 7、與、與N N2 2反應(yīng)反應(yīng)Si+ 2N2 = Si3N4高溫1573K8 8、與混酸反應(yīng)、與混酸反應(yīng)9 9、與金屬反應(yīng)、與金屬反應(yīng)2Mg+ SiMg2Si集成電路、晶體管、硅整流器等半導(dǎo)體材料，還可以制成太陽能電池、硅的合金可用來

5、制造變壓器鐵芯等。（四）、用途（四）、用途集成電路晶體管（三）、存在（三）、存在在自然界中，沒游離態(tài)的硅，以化合態(tài)存在，例如：硅酸鹽等，在地殼中含量居第二位。二二 、 硅烷硅烷(氫化物氫化物 )通式通式SinH2n+2 (n = 115) 從從Si2H6起，含起，含Si-Si鍵鍵鍵能鍵能 Si-Si C-C 222 345.6 kJmol-1 Si-H C-H 295 411 kJmol-1 1 Si-Si較短，易斷；較短，易斷； 2 硅烷化性比相似烴更活潑。硅烷化性比相似烴更活潑。 （1）受熱分解）受熱分解 SiH4(g) K773 Si(s) + 2H2(g)（2）強(qiáng)還原性）強(qiáng)還原性 Si

6、H4(g) + 8AgNO3(aq) + 2H2O = 8Ag+ SiO2+ 8HNO3 且還原性且還原性 CH4 SiH4 GeH4OH SiO2nH2O+ 4H2SiH4 (g) + (n+2)H2O（3）微量）微量OH-存在下水解：存在下水解：三、硅的鹵化物三、硅的鹵化物鹵化物鹵化物 SiF SiCl SiBr SiI熔、沸點(diǎn)低高熔、沸點(diǎn)低高SiCl+ H2O = H4SiO4 + 4HCl作煙霧劑作煙霧劑問題：熔、沸點(diǎn)依次升高，試用學(xué)過的知識解釋該規(guī)律。問題：熔、沸點(diǎn)依次升高，試用學(xué)過的知識解釋該規(guī)律。四、硅的氧化物四、硅的氧化物 SiO(硅石硅石) 二氧化硅有晶體和無定形兩種形態(tài)二氧

7、化硅有晶體和無定形兩種形態(tài)無定型體：石英玻璃、硅藻土、燧石。無定型體：石英玻璃、硅藻土、燧石。晶體：天然晶體：天然SiOSiO晶體稱為石英，純凈的石英稱為水晶，晶體稱為石英，純凈的石英稱為水晶，屬于原子晶體，用于制作光學(xué)儀器及工藝品等。屬于原子晶體，用于制作光學(xué)儀器及工藝品等。含雜質(zhì)的石英：含雜質(zhì)的石英：瑪瑙瑪瑙煙水晶煙水晶碧玉碧玉貓眼石貓眼石雞血石雞血石（）（）SiO的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)原子晶體，以原子晶體，以SiO四面體四面體為結(jié)構(gòu)單元，為結(jié)構(gòu)單元，“無限大分子無限大分子”。 （）（） SiO的性質(zhì)的性質(zhì)SiO + 2NaOH NaSiO + HOSiO + NaCO NaSiO+ COSiO+ 4HF SiF + 2HO硅酸及硅酸鹽硅酸及硅酸鹽HSiO正硅酸正硅酸 （1）結(jié)構(gòu)單元：）結(jié)構(gòu)單元：SiO-四面體。各個四面體。各個SiO-四面體通過其四面體通過其用用14個頂角氧原子連成個頂角氧原子連成正硅酸正硅酸加熱脫水加熱脫水偏硅酸、焦硅酸、三硅酸、多聚硅酸硅膠硅膠 干燥劑干燥劑 CoClCoClCoCl 蘭色蘭色粉紅色粉紅色（2）普通玻璃組成：）普通玻璃組成：NaSiOCaSiO4SiO（3）天然泡沸石：）天然泡沸石：NaOAlO2SiOxHO 一種含結(jié)晶水的硅鉛酸鹽多孔性晶體（一種含結(jié)晶水的硅鉛酸