碳族元素的元素性质
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)。
⒈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
⒉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
①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。而其他碳族元素无此规律。
②碳的氢化物类型众多(例如各种烃类),而硅的氢化物类型较少
碳族元素形成的MH4 型氢化物中,CH4的生成焓为负值,其他均为正值如下表
CH4 | SiH4 | GeH4 | SnH4 | PbH4 | |
生成焓 | -74.9 | 34.3 | 90 | 163 | 正值 |
因此,CH4最为稳定,其它由上到下稳定性逐渐降低。且由于碳原子的半径较小,可以形成碳碳双键(烯烃)、三键(炔烃);而硅原子的半径较大,硅与硅原子之间双键型的氢化物(H2Si=SiH2)直到1981年才制得,极不稳定。
③碳的含氧酸盐很少,而硅的含氧酸盐类型众多。
硅酸根离子具有正四面体结构,极其稳定,因而有许多正硅酸盐;四面体共用单元顶点氧原子连接形成各种各样的结构形式。
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