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、 基本性质基本性质 C Si B 价电子构型价电子构型 ns2np2 2s22p1 主要氧化态主要氧化态 +2 ,+4 +4 +3 I1 1086.5 786.6 800.7 电子亲和能电子亲和能 121.9 133 26.7 X (Pauling) 2.5 1.8 2.0二二 、 C与与Si的比较的比较杂化态杂化态 C Si sp sp3 sp2 sp3 sp3d2C.N.max 4 6键离解能键离解能 C-C 345.6 Si-Si 222/kJmol-1 C-H 411 Si-H 295 C-

2、C 链长，烷种类多链长，烷种类多Si-Si 链短（链短（15个个Si），硅烷种类少。），硅烷种类少。（ + pd 反馈反馈键）键） C-F 485 Si-F 565 Si是亲是亲O、亲、亲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。+极化作用极化作用CO32- -+ ,H+ 反极化作用反极化作用+ -CO32- MO + CO2酸式碳酸盐的热稳定性均比相应的正盐稳

3、定性差酸式碳酸盐的热稳定性均比相应的正盐稳定性差(b)(b)热稳定性热稳定性硅有晶体硅和无定形硅两种同素异形体1 1、灰黑色，有金属光泽，硬而、灰黑色，有金属光泽，硬而 脆的固体脆的固体2 2、熔、沸点高、硬度大、熔、沸点高、硬度大3 3、晶体硅是良好的半导体、晶体硅是良好的半导体常温下，硅的化学性质不活泼，除氢氟酸、氟气、强碱外,不跟其他物质如：氧气、氯气、硫酸等起反应，但在加热情况下，硅也能跟一些非金属反应。高温下化学性质活泼17-3 硅硅一、单质硅一、单质硅1 1、与氟气反应：、与氟气反应：2 2、与氢氟酸反应：、与氢氟酸反应：3 3、与强碱溶液反应：、与强碱溶液反应：4 4、与氯气反应

4、：、与氯气反应：5 5、与氧气反应、与氧气反应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，强酸。 Si+ 2C = SiC6 6、与、与C C反应反应高温2273K7 7、与、与N N2 2反应反应Si+ 2N2 = Si3N4高温1573K8 8、与混酸反应、与混酸反应9 9、与金属反应、与金属反应2Mg+ SiMg2Si集成电路、晶体管、硅整流器等半导体材料，还可以制成太阳能电池、硅的合金可用来

5、制造变压器铁芯等。（四）、用途（四）、用途集成电路晶体管（三）、存在（三）、存在在自然界中，没游离态的硅，以化合态存在，例如：硅酸盐等，在地壳中含量居第二位。二二 、 硅烷硅烷(氢化物氢化物 )通式通式SinH2n+2 (n = 115) 从从Si2H6起，含起，含Si-Si键键键能键能 Si-Si C-C 222 345.6 kJmol-1 Si-H C-H 295 411 kJmol-1 1 Si-Si较短，易断；较短，易断； 2 硅烷化性比相似烃更活泼。硅烷化性比相似烃更活泼。 （1）受热分解）受热分解 SiH4(g) K773 Si(s) + 2H2(g)（2）强还原性）强还原性 Si

6、H4(g) + 8AgNO3(aq) + 2H2O = 8Ag+ SiO2+ 8HNO3 且还原性且还原性 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、硅的卤化物三、硅的卤化物卤化物卤化物 SiF SiCl SiBr SiI熔、沸点低高熔、沸点低高SiCl+ H2O = H4SiO4 + 4HCl作烟雾剂作烟雾剂问题：熔、沸点依次升高，试用学过的知识解释该规律。问题：熔、沸点依次升高，试用学过的知识解释该规律。四、硅的氧化物四、硅的氧化物 SiO(硅石硅石) 二氧化硅有晶体和无定形两种形态二氧

7、化硅有晶体和无定形两种形态无定型体：石英玻璃、硅藻土、燧石。无定型体：石英玻璃、硅藻土、燧石。晶体：天然晶体：天然SiOSiO晶体称为石英，纯净的石英称为水晶，晶体称为石英，纯净的石英称为水晶，属于原子晶体，用于制作光学仪器及工艺品等。属于原子晶体，用于制作光学仪器及工艺品等。含杂质的石英：含杂质的石英：玛瑙玛瑙烟水晶烟水晶碧玉碧玉猫眼石猫眼石鸡血石鸡血石（）（）SiO的结构的结构原子晶体，以原子晶体，以SiO四面体四面体为结构单元，为结构单元，“无限大分子无限大分子”。 （）（） SiO的性质的性质SiO + 2NaOH NaSiO + HOSiO + NaCO NaSiO+ COSiO+ 4HF SiF + 2HO硅酸及硅酸盐硅酸及硅酸盐HSiO正硅酸正硅酸 （1）结构单元：）结构单元：SiO-四面体。各个四面体。各个SiO-四面体通过其四面体通过其用用14个顶角氧原子连成个顶角氧原子连成正硅酸正硅酸加热脱水加热脱水偏硅酸、焦硅酸、三硅酸、多聚硅酸硅胶硅胶 干燥剂干燥剂 CoClCoClCoCl 兰色兰色粉红色粉红色（2）普通玻璃组成：）普通玻璃组成：NaSiOCaSiO4SiO（3）天然泡沸石：）天然泡沸石：NaOAlO2SiOxHO 一种含结晶水的硅铅酸盐多孔性晶体（一种含结晶水的硅铅酸