碳族元素

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14
周期 2 C,6.jpg
6 C
3 Si,14.jpg
14 Si
4 Ge,32.jpg
32 Ge
5 Sn,50.jpg
50 Sn
6 Pb,82.jpg
82 Pb
7 114 Fl

碳族元素元素周期表的ⅣA族元素(IUPAC新规定:14族),位于硼族元素氮族元素之间,包括的元素有(C)、 (Si)、(Ge)、(Sn)、(Pb)、(Fl)。

这一族元素在化合物中一般可以呈现+4,+2等化合价,他们的原子最外层都有4个电子。最高正价都是+4价。

物理性质[编辑]

碳族元素主要性质的比较

元素
名称 

元素
符号

原子半径
nm

主要化合价

状态
标况

单质密度
/立方厘米

单质熔点

单质沸点
(℃)

C 0.077 -4-3-2-1,0,+1,+2,+3,+4 固体 3.51(金刚石
2.25(石墨
3550 4827
Si 0.117 0,+2,+4 固体 2.33 1410 2355
Ge 0.122 0,+2,+4 固体 5.35 937.4 2830
Sn 0.141 0,+2,+4 固体 7.28 231.9 2260
Pb 0.175 0,+2,+4 固体 11.34 327.5 1740
Fl 不详 不详 不详 不详 不详 不详

碳族元素的熔点沸点随着原子量增加而减少。碳在3825 °C时升华

碳族元素的密度随着原子量增加而增加。

碳族元素的原子半径随着原子量增加而增加。

碳的晶体结构六方晶系,在高温和高压下形成金刚石。硅和锗的晶体结构是钻石结构。锡在低温下(13.2 °C 以下)是钻石结构,室温下则是四方晶系。铅的晶体结构是立方晶系[1]

化学性质[编辑]

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[來源請求],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。都不能直接与氢化合,其氢化物是间接制得的。

化合物[编辑]

碳可以和所有卤素反应形成四卤化物。碳可形成三种氧化物:一氧化碳二氧化三碳(C3O2)以及二氧化碳。碳也会形成二硫化物和二硒化物。[2]

硅可形成两种氢化物:甲硅烷(SiH4)和乙硅烷(Si2H6)。硅和氟、氯、碘形成四卤化物。硅也形成二氧化硅二硫化硅[3]

锗可形成两种氢化物:甲锗烷(GeH4)和乙锗烷(Ge2H6)。锗和所有卤素除了砹形成四卤化物,以及和所有卤素除了溴和砹形成二卤化物。锗和所有氧族元素除了钋形成二氧化物、二硫化物、二硒化物。[4]

锡可形成两种氢化物:甲锡烷(SnH4)和乙锡烷(Sn2H6)。锡和所有卤素除了砹形成四卤化物和二卤化物。[5]

铅可形成一种氢化物,即铅烷(PbH4)。铅和氟、氯形成四卤化物及二卤化物,也可形成四溴化铅和二点化铅,但不稳定。铅形成四中氧化物、一中硫化物、一中硒化物、及一种碲化物。[6]

目前没有已知的𫓧化合物。[7]

参考文献[编辑]

  1. ^ Jackson, Mark, Periodic Table Advanced, 2001 
  2. ^ Carbon compounds, [2013-01-24] 
  3. ^ Silicon compounds, [2013-01-24] 
  4. ^ Germanium compounds, [2013-01-24] 
  5. ^ Tin compounds, [2013-01-24] 
  6. ^ Lead compounds, [2013-01-24] 
  7. ^ Flerovium compounds, [2013-01-24] 
左方一族: 碳族元素
第14族
右方一族:
硼族元素 氮族元素