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《上大 无机化学A 第13、14章碳硅硼.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在PPT专区-天天文库。
1、硼(Boron)是戴维等发现的。硼化学的研究仅是最近五十年的历史，它可以与碳媲美。碳、硅属于同一族，有相似性。而硼和硅在周期表中处于对角线位置，也有相似性，所以本章将它们放在一起讨论。碳(Carbon)是有机世界的主角，由于碳自相成链的能力最强，因此碳的化合物是最多的。硅(Silicon)贝采利乌斯1823年发现，拉丁文（石头）,中译为“矽”，因与锡同音，改为“硅”。硅是无机世界的主角，二氧化硅是构成地壳的主要成分。碳、硅、硼的通性碳、硅、硼的一些性质碳、硅、硼的通性电子构型常见氧化态C[He]2s22p2-2,-4,0,+2
2、,+4Si[Ne]3s23p2-4,0,+2,+4B[He]2s22p10,+3碳、硅、硼的氧化态碳、硅、硼的成键特征：碳与硅的价电子构型为ns2np2,价电子数目与价电子轨道数相等,它们被称为等电子原子。硼的价电子构型为2s22p1,价电子数少于价电子轨道数，所以它是缺电子原子。碳和硅可以用sp、sp2和sp3杂化轨道形成2到4个s键。碳的原子半径小，还能形成pp-pp键，所以碳能形成多重键(双键或叁键)，硅的半径大，不易形成pp-pp键，所以Si的sp和sp2态不稳定，很难形成多重键(双键或叁键)。硼用sp2或sp3杂化轨
3、道成键时，除了能形成一般的s键以外，还能形成多中心键。例如3个原子共用2个电子所成的键就叫做三中心两电子键。一、碳的杂化类型sp3四面体 金刚石CH4sp2平面三角形 石墨CO32-C6H6sp直线形CO2CS2C2H2二、碳的特性碳在同族元素中，由于它的原子半径最小，电负性最大，电离能也最高，又没有d轨道，所以它与本族其它元素之间的差异较大（p区第二周期的元素都有此特点）。这差异主要表现在：(1)它的最高配位数为4，(2)碳的成链能力最强；(3)不但碳原子间易形成多重键，而且能与其它元素如氮、氧、硫和磷形成多重键。后二点
4、是碳化合物特别多的原因。合成金刚石的新方法。20世纪50年代高温高压石墨转化为金刚石。一、金刚石金刚石的外观是无色透明的固体，为原子晶体，每个碳原了都以sp3杂化轨道和其它四个原子形成共价键，形成一种网状的巨形分于,再由于C一C键的键能相当高,使得金刚石的硬度非常大,分子中没有自由电子,不导电;在工业上可用于刀具来切割金属及制造高档装饰品。碳的同素异性体碳有金刚石、石墨和C60等同素异性体。无定形炭(如木炭)本质上都是纯度不等的石墨微晶。20世纪80年代微波炉中烃分解为金刚石。20世纪90年代CCl4+Na得到金刚石微晶。碳的
5、同素异性体二、石墨石墨分子结构是层形结构，每层是由无限个碳六元环所形成的平面，其中的碳原子取sp2杂化，与苯的结构类似，每个碳原子尚余一个未参与杂化的p轨道，垂直于分子平面而相互平行。平行的n个p轨道共n个电子在一起形成了弥散在整个层的n个碳原子上下形成了一个p-p大键。电子在这个大键中可以自由移动，即石墨能导电。在层与层之间是分子间作用力，因此层与层之间就能滑动，石墨粉可以做润滑剂，再加上它的颜色是黑色的，它又可做颜料和铅笔芯。三、碳的新单质1、C60球碳：1985年9月初美国Rice大学Smalley、Koroto和C
6、url在氦气流里用激光气化石墨，发现了像足球一样的碳分子—C60，后来发现，它只是一个碳的一大类新同素异形体——球碳C60大家族里一员。通过质谱法测出C60分子。这个C60分子呈现封闭的多面体的圆球形，如同建筑师Fuller设计建造的圆屋顶，称为富勒碳（或巴基球）。这个多面体分子具有很高的对称性。60个碳原子围成直径为700pm的球形骨架。有60个顶点，12个五元环面和20个六元环面。90条棱。与石墨分子相似。C60发现的重大科学意义可以与120年前德国化学家凯库勒发现苯的结构相媲美。C60笼状结构一方面代表分子结构中的一种崭
7、新概念，另一方面将成为有机化学打开一个新的天地。C80球碳C60球碳可与氢发生加成反应。碳的同素异性体2、其它球碳C20球碳C24球碳C36球碳C80管碳(碳纳米管)：1991年日本SumioIijima用电弧放电法制备C60得到的碳炱中发现管状的碳管碳的壁为类石墨二维结构，基本上由六元并环构成，按管壁上的碳碳键与管轴的几何关系可分为“扶手椅管”、“锯齿状管”和“螺管”三大类，按管口是否封闭可分为“封口管”和“开口管”，按管壁层数可分为单层管（SWNT）和多层管（MWNT）。管碳的长度通常只达到纳米级（1nm=10-9m）。碳
8、的同素异性体碳纳米管多种优异性能碳纳米管是由碳原子按一定规则排列形成的空心笼状管式结构，其直径不超过几十纳米（一纳米为十亿分之一米）。导电性强、场发射性能优良、强度是钢的100倍、韧度高等，是一种用途广泛的新材料。碳纳米管制造人造卫星的拖绳在航天事业中，利用碳纳米管制造人造卫
