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词条 碳族元素
释义

碳族元素(Carbon group)指的是元素周期表ⅣA族的所有元素,包括碳(C)、硅(Si)、锗(Ge)、锡(Sn)、铅(Pb)、uuq五种。它们电子排布相似,有4个价电子。碳、硅是非金属,锗是金属元素,但金属性较弱,锡和铅是更为典型的金属元素,uuq系人工合成。碳族元素在分布上差异很大,碳和硅在地壳有广泛的分布;锡、铅也较为常见,锗的含量则十分稀少,属于稀散型稀有金属。碳是碳循环的核心元素,以二氧化碳、碳酸盐和有机物的形式存在,硅以二氧化硅和硅酸盐为主,锗、锡、以二氧化物存在,铅以硫化物居多。

分布

碳族元素中,硅的丰度最大,仅次于氧;碳、硅都是地壳中的常量元素,锡、铅的丰度较小,但矿藏集中,易于开采和冶炼,因而其历史也较为长久,锗属于稀散型稀有金属,矿藏极少

元素性质

周期律性质

主条目:元素周期律

碳族元素表现出一定的周期性,从上到下,元素的金属性增强,非金属性减弱,+4价化合物稳定性降低,+2价化合物稳定性提高,铅(Ⅱ)化合物稳定性高于铅(Ⅳ)。

相似性

·最外层都有4个电子,化合价主要有+4和+2,易形成共价化合物。

·气态氢化物的通式:RH4

·最高价氧化物对应的水化物通式为H2RO3或R(OH)4

递变性

·+2价化合物主要氧化态稳定性逐渐增大,+4价化合物主要氧化态稳定性逐渐减小

·熔沸点降低,单质密度逐渐增大

·金属性增强,非金属性减弱,最高价氧化物对应水化物的酸性减弱,氢化物的稳定性减弱

硅的特殊性

主条目:对角线规则

硅与ⅢA族的硼在周期表中处于对角线位置,表现出特有的对角线规则。

化学性质

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,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。

化学反应

C + O₂——→CO₂

2C + O₂——→ 2CO

2CO + O₂——→2CO₂

C+ 2CuO ——→2Cu + CO₂↑

3C+ 2Fe2O₃——→4Fe + 3CO₂↑

CO+ CuO——→Cu + CO₂

3CO+ Fe2O₃——→2Fe + 3CO₂

2NaOH + CO₂——→Na2CO₃+ H2O

2NaOH + SO₂——→Na2SO₃+ H2O

2NaOH + SO₃——→Na2SO₄+ H2O

Ca(OH)₂ + CO₂——→CaCO₃ ↓+ H2O

Ca(OH)₂+ SO₂——→CaSO₃↓+ H2O

CO₂+ H2O——→H2CO₃

C+ H2O——→CO + H₂(生成水煤气)

C+CO₂——→2CO

2C+ SiO₂——→2CO↑ + Si

Si +O₂——→SiO₂

2F₂+ Si——→SiF₄

Si + 4HF——→SiF₄↑+2H₂↑

Si+2NaOH+ H2O——→Na2SiO₃+2H₂↑

SiO2+2NaOH——→Na2SiO₃+H2O

SiO2+ 4HF——→SiF₄+2H2O

CaO+ SiO₂——→CaSiO₃

SiO₂+ Na2CO₃——→Na2SiO₃+ CO₂

SiO₂+ CaCO₃——→CaSiO₃+ CO₂↑

Na2SiO₃+ 2HCl——→2 NaCl+ H2SiO₃↓

Na2SiO₃+H2O +CO₂——→Na2CO₃+ H2SiO₃↓

参见

·硼族元素(Boron group

·氮族元素(Nitrogen group

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更新时间:2025/3/15 14:59:32