[理化生]碳族元素.ppt

碳的几种同素异形体 一 、 硅的存在形式和结构（了解） 硅元素在地壳中的质量分数为4.8×10-2% 占地壳质量的1／4，丰度仅次于氧，如果说C-C链构成了有机界，那么硅元素则以Si-O-Si键化合物构成几乎整个矿物界 由于Si—O键的键能相当大，所以自然界中没有单质硅存在 结构类似于金刚石，硅的所有价电子参与键的形成 物理性质 单晶硅呈灰黑色 高熔点 高硬度 三、 硅的化学性质 与非金属单质的反应 与金属的反应 与酸的反应 与碱的反应 资料卡片（了解） 各类原子的相对数目不能用几个小的整数比表示的化合物。非整比化合物有两种类型：①化合物中某一种原子短缺，或过多；②在层状结构的夹层之间嵌入某些中性分子或金属原子。 非整比化合物与其母体化合物的不同之处在于：它们的组成可以改变，呈现深的颜色，具有金属性或半导体性和不同的化学反应活性，还有特殊的光学和磁学性质。非整比化合物常见于过渡元素的二元化合物，如氢化物、氧化物 、硼化物、碳化物、氮族化物、硫族化物等。 小思考 试说明为什么硅易于碱反应而难和酸反应即使是氧化性很强的酸？？？ 答：硅与碱反应,实质上是硅与水反应生成硅酸,硅酸再与碱反应. 硅与水反应很微弱,且不是可逆反应，硅酸难溶于水,覆盖在硅上使得硅难以继续发生反应,而硅酸与NaOH反应后得到的盐是可溶于水的。硅性质稳定，即使氧化性酸也不能把它氧化 硅的用途（了解） 高纯的单晶硅是重要的半导体材料。在单晶硅中掺入微量的第IIIA族元素，形成p型硅半导体；掺入微量的第VA族元素，形成n型和p型半导体结合在一起，就可做成太阳能电池，将辐射能转变为电能。在开发能源方面是一种很有前途的材料。 性能优异的硅有机化合物。例如有机硅塑料是极好的防水涂布材料。在地下铁道四壁喷涂有机硅，可以一劳永逸地解决渗水问题。在古文物、雕塑的外表，涂一层薄薄的有机硅塑料，可以防止青苔滋生，抵挡风吹雨淋和风化。天安门广场上的人民英雄纪念碑，便是经过有机硅塑料处理表面的，因此永远洁白、清新。 金属陶瓷、宇宙航行的重要材料。将陶瓷和金属混合烧结，制成金属陶瓷复合材料，它耐高温，富韧性，可以切割，既继承了金属和陶瓷的各自的优点，又弥补了两者的先天缺陷。 可应用于军事武器的制造第一架航天飞机“哥伦比亚号”能抵挡住高速穿行稠密大气时磨擦产生的高温，全靠它那三万一千块硅瓦拼砌成的外壳。 光导纤维通信，必威体育精装版的现代通信手段。用纯二氧化硅拉制出高透明度的玻璃纤维，激光在玻璃纤维的通路里，无数次的全反射向前传输，代替了笨重的电缆。光纤通信容量高，一根头发丝那么细的玻璃纤维，可以同时传输256路电话，它还不受电、磁干扰，不怕窃听，具有高度的必威体育官网网址性。光纤通信将会使 21世纪人类的生活发生革命性巨变。  3-4 硅的含氧化物 一、二氧化硅 1. 结构 以Si-O四面体SiO4为基本结构单元，形成三维网格原子晶体。 Si:O == 1:2，最简式为SiO2 2. 性质 （1）与CO2比较 SiO2固体 CO2气体 原子晶体 分子晶体 Si原子半径大 C原子半径小 形成Si—O键 形成C=O键 （2）与活泼金属反应 Mg MgO SiO2 + B ? B2O3 + Si Al Al2O3 高温 （3）只与F2及HF作用 SiO2 + 4HF(g) === SiF4? + 2H2O SiO2 + 6HF(aq) === H2SiF6 + 2H2O （4）SiO2是酸性氧化物： SiO2 + NaOH (热，浓）? Na2SiO3 + H2O SiO2 + Na2CO3（熔融） ? Na2SiO3 +CO2↑ 二、硅酸 白色固体，组成复杂，用通式 xSiO2 ? yH2O 其中偏硅酸H2SiO3组成最简单，代表硅酸。为二元弱酸 三、硅酸盐 1. Na2SiO3是最常见的可溶性的硅酸盐， 俗称“水玻璃”、“泡花碱”，水解显碱性。 2. 天然硅酸盐 3. 分子筛 ?根据水解机理判断水解产物 亲核水解产物的特征是中心原子直接 与羟基氧原子成键。 亲核水解 亲核水解条件： 中心原子有可供使用的空轨道 水解过程有构型转变(sp3→sp3d→sp3→……→sp3) 键的生