碳族元素

碳族元素位於元素周期表中ⅣA族,包括碳C、矽Si、鍺Ge、錫Sn、鉛Pb五種元素。

簡介

位於元素周期表中ⅣA族,包括碳C、矽Si、鍺Ge、錫Sn、鉛Pb五種元素。價電子層構型為ns2np2,有4個價電子。碳、矽是非金屬,錫、鉛是金屬,鍺是半金屬。特殊的結構使其獲得電子與失去電子的能力幾乎相等,往往通過電子的共用達到穩定結構,當與其它元素的原子化合時,主要形成共價型化合物。
游離態的碳以金剛石和石墨兩種單質形式存在,矽以化合態存在於二氧化矽和矽酸鹽中,鍺、錫主要以氧化物形式存在(鍺石GeO2、錫石SnO2)、鉛以硫化物存在居多。鉛單質為金屬晶體,其它四種元素的單質為原子晶體(石墨為層狀晶體、白錫為金屬晶體)。空氣中的二氧化碳、地殼中各種碳酸鹽、煤、石油里都含有大量的碳,脂肪、糖類、蛋白質及其它有機物都是含碳的化合物。碳和錫都有同素異形體(金剛石、石墨和碳-60,灰錫和白錫等)。
本族元素隨著原子序數的增加,電子層數逐漸增加,原子核對外層電子的引力逐漸減弱,非金屬性逐漸減弱(得電子能力減弱),金屬性逐漸增強(失電子能力增強)。化學性質差異很大。
1.碳可以跟濃硫酸、硝酸反應,被氧化成二氧化碳,不與鹽酸作用。矽不跟鹽酸、硫酸、硝酸作用,只與氫氟酸反應。鍺不和稀鹽酸、稀硫酸反應,但能被濃H2SO4、濃HNO3氧化。錫和稀鹽酸、稀H2SO4反應,生成低價錫Sn(Ⅱ)的化合物;跟濃H2SO4、濃HNO3反應生成高價錫Sn(Ⅳ)的化合物。鉛跟鹽酸、硫酸、硝酸都能反應被氧化成Pb2+。
2. 跟鹼溶液反應的有矽和錫,如生成SiO3,2-,放出氫氣,表明錫不全是金屬性的。
3.在加熱時都能跟氧反應,被氧化成CO2、SiO2和PbO等。
4.跟硫、氯共熱生成相應的高價氯化物和硫化物,鉛則生成PbS和PbCl2。
5.碳、矽跟金屬共熱生成碳化物和矽化物,錫、鉛與金屬形成合金。都不能直接與氫化合,其氫化物是間接製得的。

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