碳硅硼精品課件

1、關(guān)于碳硅硼第一張，PPT共一百一十四頁，創(chuàng)作于2022年6月元素的基本性質(zhì) 第二張，PPT共一百一十四頁，創(chuàng)作于2022年6月電子構(gòu)型和成鍵特征電子構(gòu)型常見氧化態(tài) C He2s22p2-2,-4,0,+2,+4SiNe3s23p2 -4,0,+2,+4BHe2s22p10,+3碳、硅、硼的電子構(gòu)型和氧化態(tài)第三張，PPT共一百一十四頁，創(chuàng)作于2022年6月碳與硅的價(jià)電子構(gòu)型為ns2np2,價(jià)電子數(shù)目與價(jià)電子軌道數(shù)相等,它們被稱為等電子原子。 硼的價(jià)電子構(gòu)型為2s22p1,價(jià)電子數(shù)少于價(jià)電子軌道數(shù)，所以它是缺電子原子。 碳和硅可以用sp、sp2和sp3雜化軌道形成2到4個s鍵。碳的原子半徑小，還能

2、形成pp-pp鍵，所以碳能形成多重鍵(雙鍵或叁鍵)； 硅的半徑大，不易形成pp-pp鍵，所以Si的sp和sp2態(tài)不穩(wěn)定，很難形成多重鍵(雙鍵或叁鍵)。 硼用sp2或sp3雜化軌道成鍵時，除了能形成一般的s鍵以外，還能形成多中心鍵。例如3個原子共用2個電子所成的鍵就叫做三中心兩電子鍵。碳、硅、硼的成鍵特征：第四張，PPT共一百一十四頁，創(chuàng)作于2022年6月單質(zhì)一、碳 同素異形體 石墨碳納米管 金剛石富勒烯C60, C70, C140碳納米管石墨金剛石C60第五張，PPT共一百一十四頁，創(chuàng)作于2022年6月(1)它的最高配位數(shù)為4， (2)碳的成鏈能力最強(qiáng)； (3)不但碳原子間易形成多重鍵，而且能

3、與其它元素如氮、氧、硫和磷形成多重鍵。 碳的特性 sp3四面體金剛石CH4 sp2平面三角形石墨CO32-C6H6 sp 直線形CO2CS2C2H2 第六張，PPT共一百一十四頁，創(chuàng)作于2022年6月 過渡型晶體，層內(nèi)Csp2雜化，C-C共價(jià)鍵；層-層之間范德華力；層上、下有nn離域鍵 。層內(nèi)：142 pm, 層間：335 pm. 離域鍵 導(dǎo)電、導(dǎo)熱；層內(nèi)C-C共價(jià)鍵耐高溫、化學(xué)惰性；層狀結(jié)構(gòu)解理性。1. 石墨無定型C：石墨的一種。活性C作脫色劑 、還原劑。插入型或?qū)娱g化合物例如：C8K第七張，PPT共一百一十四頁，創(chuàng)作于2022年6月原子晶體，C sp3雜化，高熔點(diǎn)，高沸點(diǎn)，高硬度。2. 金

4、剛石用于制造鉆頭和磨削工具第八張，PPT共一百一十四頁，創(chuàng)作于2022年6月3. 富勒烯C60，C70，C140巴基球第九張，PPT共一百一十四頁，創(chuàng)作于2022年6月C60的發(fā)現(xiàn)者之一R.E.Smalley教授 Kroto, Curl, Smalley3位主要發(fā)現(xiàn)者獲“諾貝爾化學(xué)獎”。主要貢獻(xiàn)：在理論方面，對現(xiàn)有“化學(xué)鍵理論”形成強(qiáng)大沖擊：球面也可形成離域鍵。Rb-C60導(dǎo)電超導(dǎo)體；富勒烯化合物作“催化劑”。 1985年，英國科學(xué)家H.W.Kroto等用質(zhì)譜儀,得到C60為主的質(zhì)譜圖。受建筑學(xué)家（BuckminsterFuller）設(shè)計(jì)的球形薄殼建筑結(jié)構(gòu)的啟發(fā)，將 C60分子命名為布克米尼斯

5、特富勒(Buckminster Fuller )C60的發(fā)現(xiàn)第十張，PPT共一百一十四頁，創(chuàng)作于2022年6月 剩下的p軌道形成離域鍵, C60有二種CC鍵長: 60個單鍵(146 pm)和30個雙鍵(139 pm)。C60的結(jié)構(gòu)空心球體， 60個碳原子構(gòu)成的球形32面體，由12個五邊形和20個六邊形構(gòu)成。五邊形彼此不相連，只與六邊形相連；1個C參加2個六元環(huán)1個五元環(huán)，3個鍵，鍵角之和為348 ，sp2.28雜化。第十一張，PPT共一百一十四頁，創(chuàng)作于2022年6月富勒烯的應(yīng)用前景（C26,C32,C44,C50, C60, C70,C80,C90) 1991年，赫巴德(Hebard)等首先

6、提出摻鉀C60具有超導(dǎo)性，超導(dǎo)起始溫度為18 K。 有機(jī)超導(dǎo)體(Et)2CuN(CN)2Cl超導(dǎo)起始溫度為12.8 K。 Rb3C60的超導(dǎo)體，超導(dǎo)起始溫度為29 K。 北京大學(xué)和中國科學(xué)院物理所合作，合成了K3C60和Rb3C60的超導(dǎo)體，超導(dǎo)起始溫度分別為8 K和28 K。 有科學(xué)工作者預(yù)言，如果摻雜C240和摻雜C540，有可能合成出具有更高超導(dǎo)起始溫度的超導(dǎo)體。光、電、磁等材料方面具有良好的應(yīng)用前景。C60F60：超級耐高溫材料Li-C60：高效鋰電池Ln-C60：發(fā)光材料第十二張，PPT共一百一十四頁，創(chuàng)作于2022年6月1991年，日本電氣公司的飯島澄男（S. Iijima）在研究

7、巴基球分子的過程中發(fā)現(xiàn)碳納米管（多壁管）。1993年又發(fā)現(xiàn)單壁碳納米管。4. 碳納米管第十三張，PPT共一百一十四頁，創(chuàng)作于2022年6月碳管碳的壁為類石墨二維結(jié)構(gòu)，基本上由六元并環(huán)構(gòu)成，按管壁上的碳碳鍵與管軸的幾何關(guān)系可分為“扶手椅管”、“鋸齒狀管”和“螺管”三大類，按管口是否封閉可分為“封口管”和“開口管”，按管壁層數(shù)可分為單層管（SWNT）和多層管（MWNT）。管碳的長度通常只達(dá)到納米級（1nm=10-9m）。在高科技領(lǐng)域有更為廣泛的應(yīng)用前景，如作隧道掃描電鏡的探針；碳納米管電子槍，用于筆記本電腦等微電子產(chǎn)品。第十四張，PPT共一百一十四頁，創(chuàng)作于2022年6月最薄、最強(qiáng)，導(dǎo)電性能類似金

8、屬銅，導(dǎo)熱性能超過所有已知材料2010年諾貝爾物理學(xué)獎:英國曼徹斯特大學(xué)安德海姆和康斯坦丁諾沃肖洛夫海姆和諾沃肖洛夫利用透明膠帶把石墨表層粘掉，用透明膠帶粘住薄片的兩側(cè)，并不斷地粘起、撕開，就可以得到更薄的石墨薄膜，直到最后出現(xiàn)單分子層。這種方法被叫作透明膠帶技術(shù)。 5.石墨烯第十五張，PPT共一百一十四頁，創(chuàng)作于2022年6月超薄的碳膜”厚度只有0.335納米，把20萬片薄膜疊加到一起，也只有一根頭發(fā)絲那么厚。 超強(qiáng)導(dǎo)電性：其中電子的運(yùn)動速度達(dá)到了光速的1/300，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了電子在一般導(dǎo)體中的運(yùn)動速度。 超強(qiáng)硬度 ：比鉆石還硬，強(qiáng)度比最好的鋼鐵強(qiáng)100倍；良好導(dǎo)熱性 利用石墨烯，科學(xué)家能夠研

9、發(fā)一系列具有特殊性質(zhì)的新材料。如：石墨烯晶體管的傳輸速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過目前的硅晶體管，因此有希望應(yīng)用于全新超級計(jì)算機(jī)的研發(fā)；石墨烯還可以用于制造觸摸屏、發(fā)光板，甚至太陽能電池。如果和其他材料混合，石墨烯還可用于制造更耐熱、更結(jié)實(shí)的電導(dǎo)體，從而使新材料更薄、更輕、更富有彈性，因此其應(yīng)用前景十分廣闊。 第十六張，PPT共一百一十四頁，創(chuàng)作于2022年6月第十七張，PPT共一百一十四頁，創(chuàng)作于2022年6月第十八張，PPT共一百一十四頁，創(chuàng)作于2022年6月第十九張，PPT共一百一十四頁，創(chuàng)作于2022年6月碳氧化物、含氧酸及其鹽已見報(bào)導(dǎo)的有CO、CO2、C3O2、C4O3、C5O2和C12O9，其中常見

10、的是CO和CO2。 一、一氧化碳 1、結(jié)構(gòu) N22s2s2py 2pz2px2py 2pz2pxCO 34152 6CO (1)2(2)2(3)2(4)2(1)4(5)2N2 KK(2s) 2 (2s* ) 2 (2py , 2pz)4 (2px)2 鍵級 =（8-2）/ 2 = 3 第二十張，PPT共一百一十四頁，創(chuàng)作于2022年6月值 CO 0.11 D， H2O 1.85 D NH3 1.47 D ， HF 1.98 D有人認(rèn)為 - + : C O :CO分子中，電子云偏向氧原子，但是配鍵是由氧原子的電子對反饋到碳原子上，這樣又使得氧原子略帶正電性，碳原子略帶負(fù)電性，兩種因素相互作用使C

11、O的偶極短幾乎為零。正是因?yàn)樘荚勇詭ж?fù)電性使得孤電子對（體積稍大，核對電子對的控制降低）具有活性。第二十一張，PPT共一百一十四頁，創(chuàng)作于2022年6月制備： (1) 向熱濃硫酸中滴加甲酸: HCOOH=CO+H2O (2) 草酸與濃硫酸共熱: H2C2O4(s) =CO + CO2 + H2O (熱濃 H2SO4, 將CO2 和 H2O 用固體 NaOH 柱吸收, 得 CO) (3) 制純的CO, 可用分解羰基化合物法: Ni(CO)4=Ni+4CO 第二十二張，PPT共一百一十四頁，創(chuàng)作于2022年6月(4)工業(yè)上將空氣和水蒸氣交替通入紅熱碳層: C(s) O2 (g)CO (g) rH

12、m =-221kJ.mol-1得到的氣體含 CO 25，CO2 4，N2 70（體積比）。這種混合氣體稱為發(fā)生爐煤氣。 另一反應(yīng)： C(s)H2O(g)CO(g) +H2 rHm=131 kJ.mol-1含CO 40，CO2 5，H2 50 為 水煤氣。生成的爐煤氣和水煤氣都是工業(yè)上的燃料氣。 第二十三張，PPT共一百一十四頁，創(chuàng)作于2022年6月2、化學(xué)性質(zhì)(l)還原性：CO為冶金方面的還原劑。它在高溫下可以從許多金屬氧化物如Fe2O3、CuO或PbO中奪取氧，使金屬還原。 CO還能使一些化合物中的金屬離子還原。如： CO+PdCl2+H2O=CO2+Pd+2HCl CO+2Ag(NH3)2

13、OH=2Ag+(NH4)2CO3+2NH3 這些反應(yīng)都可以用于檢測微量CO的存在。 Fe2O3(s) +3CO =2Fe + 3CO2 第二十四張，PPT共一百一十四頁，創(chuàng)作于2022年6月(2)配位性：由于CO分子中有孤對電子，可以作配體與一些有空軌道的金屬原子或離子形成配合物。例如同VIB、VIIB和VIII族的過渡金屬形成羰基配合物:Fe(CO)5、Ni(CO)4和Cr(CO)6等。 第二十五張，PPT共一百一十四頁，創(chuàng)作于2022年6月 雜化軌道理論分析成鍵過程： Ni 3d84s2 3d104s0 3d10 (sp3)0 (sp3)0 (sp3)0 (sp3)0 C O CO CO

14、CO同時還形成d - * 反饋鍵以四羰基鎳Ni(CO)4為例，注意M為低氧化態(tài)（0、-1、+1）結(jié)果 e e第二十六張，PPT共一百一十四頁，創(chuàng)作于2022年6月四羰基鎳Ni(CO)4分子中的的成鍵成鍵中成鍵后第二十七張，PPT共一百一十四頁，創(chuàng)作于2022年6月CO使人中毒機(jī)理 HmFe(II) O2 + CO(g) = HmFe(II) CO + O2(g) CO對HmFe(II) 絡(luò)合能力為O2的230270倍。對比NO2-使人中毒機(jī)理： HmFe(II) + NO2- HmFe(III) CO中毒處理第二十八張，PPT共一百一十四頁，創(chuàng)作于2022年6月在工業(yè)氣體分析中常用亞銅鹽的氨水

15、溶液或鹽酸溶液來吸收混合氣體中的CO，生成CuClCO2H2O，這種溶液經(jīng)過處理放出CO，然后重新使用，與合成氨工業(yè)中用銅洗液吸收CO為同一道理。 Cu(NH3)2CH3COO+CO+NH3=Cu(NH3)3COCH3COO 醋酸二氨合銅(I)醋酸羰基三氨合銅(I) (3)CO與堿的作用 CO顯非常微弱的酸性，在473K及1.01103kPa壓力下能與粉末狀的NaOH反應(yīng)生成甲酸鈉： NaOH+CO=HCOONa 因此也可以把CO看作是甲酸HCOOH的酸酐。甲酸在濃硫酸作用下脫水可以得到CO。第二十九張，PPT共一百一十四頁，創(chuàng)作于2022年6月 (4)CO其他反應(yīng)CO + S COS第三十張

16、，PPT共一百一十四頁，創(chuàng)作于2022年6月 (1) 分子結(jié)構(gòu) CO2與N3-、N2O（笑氣）、NO2+、OCN-、SCN- 互為等電子體（16電子體）。 ：O C O ： C-O鍵級 = 1 + 2 0.5 = 2， 鍵長介于三鍵和雙鍵之間。 C O 極性鍵，CO2非極性分子。2 + 234二、二氧化碳第三十一張，PPT共一百一十四頁，創(chuàng)作于2022年6月 (2)性質(zhì) 酸性氧化物 能與堿、堿性氧化物及碳酸鹽反應(yīng)。 CaCO3+CO2+H2O=Ca(HCO3)2 CO2滅火器 不可用于活潑金屬M(fèi)g、Na、K等引起的火災(zāi)： CO2(g) + 2Mg(s) = 2MgO(s) + C(s)第三十二

17、張，PPT共一百一十四頁，創(chuàng)作于2022年6月CO2是非極性分子，易液化，其臨界溫度為304K(在此溫度下不論加多大壓力也不能使其液化),固體二氧化碳為雪花狀固體。俗稱“干冰”，它是分子晶體。從相圖可知，它的三相點(diǎn)高于大氣壓，所以在常壓下直接升華為氣體，它是工業(yè)上廣泛使用的致冷劑。戲曲舞臺的煙云。第三十三張，PPT共一百一十四頁，創(chuàng)作于2022年6月CO2在水中的溶解度不大，298K時，1L水中溶1.45g(約0.033mol)。CO2轉(zhuǎn)變成H2CO3的只有1-4。因?yàn)镃O2能溶于水，所以蒸餾水的PH值常小于7，酸堿滴定時粉色的酚酞溶液在空氣中能褪色。 H2CO3是二元弱酸，能生成兩種鹽：碳酸

18、氫鹽和碳酸鹽。碳原子在這兩種離子中均以sp2化軌道與三個氧原子的p軌道成三個s鍵，它的另一個p軌道與氧原子的p軌道形成p鍵，離子為平面三角形。三、碳酸和碳酸鹽第三十四張，PPT共一百一十四頁，創(chuàng)作于2022年6月1、分子結(jié)構(gòu) 5 + 1 CO32- ：與NO3-、BF3、BO33-互為“等電子體”3 + 146sp2sp22-第三十五張，PPT共一百一十四頁，創(chuàng)作于2022年6月2、碳酸鹽 :MHCO3/M2(OH)2CO3 M2ICO3/MIICO3 所有碳酸氫鹽都溶于水。正鹽中只有銨鹽、鉈鹽和堿金屬的鹽溶于水。 其它金屬的碳酸鹽都是難溶的，對于這些鹽來說，它們的酸式鹽要比正鹽的溶解度來的大

19、。 堿金屬（除鋰外）和NH4+離子有固態(tài)的酸式鹽，它們在水中的溶解度比相應(yīng)的正鹽的溶解度小。這同HCO3-離子在它們的晶體中通過氫鍵結(jié)合成鏈，而降低了碳酸氫鹽的溶解度。第三十六張，PPT共一百一十四頁，創(chuàng)作于2022年6月（3）有些金屬離子如Cu2+、Zn2+、Pb2+和Mg2+等，其氫氧化物和碳酸鹽的溶解度相差不多，則可能得到堿式鹽。 2Cu2+2CO32-+H2OCu2(OH)2CO3+CO2（2）水解性 在金屬鹽類(除堿金屬和NH4+及Tl鹽)溶液中加可溶性碳酸鹽，產(chǎn)物可能是碳酸鹽、堿式碳酸鹽或氫氧化物。究竟是哪種產(chǎn)物，取決于反應(yīng)物、生成物的性質(zhì)和反應(yīng)條件。1、如果金屬離子不水解，將得到

20、碳酸鹽。2、如果金屬離子的水解性極強(qiáng)，其氫氧化物的溶度積又小，如Al3+、Cr3+和Fe3+等，將得到氫氧化物。 2Al3+3CO32-+3H2O2Al(OH)3+3CO2(用于滅火器)第三十七張，PPT共一百一十四頁，創(chuàng)作于2022年6月 Na2CO3水溶液pH計(jì)算方法(同Na3PO4) NaHCO3水溶液pH計(jì)算方法同NaH2PO4 H+ = = 4.810-9 M 2+與Na2CO3溶液反應(yīng)： MCO3 M2+ + CO32- M(OH)2 M2(OH)2CO3具體反應(yīng)的產(chǎn)物取決于： 1溶液的離子積Q； 2Ksp(MCO3)和KspM(OH)2的相對大小。第三十八張，PPT共一百一十四頁

21、，創(chuàng)作于2022年6月 例如：0.2 moldm-3 Na2CO3與0.20moldm-3CaCl2等體積混合。 Q (CaCO3) = (Ca2+)(CO32-) = 0.100.10 = 1.010-2 Ksp(CaCO3) = 2.010-9 Q(Ca(OH)2) = (Ca2+)(OH-)2 = 0.10(4.510-3)2 = 2.010-6 酸式鹽堿金屬的碳酸鹽穩(wěn)定性大。碳酸鹽受熱分解的難易程度與金屬離子對CO32- 的離子的反極化作用有關(guān)。有效離子勢陽離子的有效離子勢越大，對 CO32- 的反極化作用越強(qiáng)，碳酸鹽穩(wěn)定性越低。陽離子：反極化作用；陰離子：變形性。(3) 熱穩(wěn)定性第四

22、十張，PPT共一百一十四頁，創(chuàng)作于2022年6月一般情況如：CaCO3、ZnCO3和PbCO3加熱即分解為MO和CO2，而鈉、鉀、鋇的碳酸鹽在高溫下也不分解。 碳酸鹽受熱分解的難易程度與陽離子的極化作用有關(guān)。陽離子對CO32-離子的極化作用，使CO32-不穩(wěn)定以致分解,極化作用越大越易分解。H+（質(zhì)子）的極化作用超過一般金屬離子,所以有下列熱穩(wěn)定性順序： M2CO3MHCO3H2CO3第四十一張，PPT共一百一十四頁，創(chuàng)作于2022年6月第四十二張，PPT共一百一十四頁，創(chuàng)作于2022年6月第四十三張，PPT共一百一十四頁，創(chuàng)作于2022年6月17.2.3 碳的硫化物和鹵化物一、二硫化碳 二硫

23、化碳CS2為無色有毒的揮發(fā)性液體，極易著火： CS2(l)+3O2(g)=CO2(g)+SO2(g) 它不溶于水，可作為有機(jī)物、磷和硫的溶劑。 二、碳的鹵化物非極性分子，穩(wěn)定，不分解，比重比水大。CC14是常用的滅火劑第四十四張，PPT共一百一十四頁，創(chuàng)作于2022年6月17-3-1 單質(zhì)硅的性質(zhì) 、制備和用途硅原子的價(jià)電子構(gòu)型與碳原子的相似，它也可形成sp3、sp2和sp等雜化軌道，并以形成共價(jià)化合物為特征。不過它的原子半徑比碳的大，且有3d軌道，因而情況又與碳原子有所不同： (1)它的最高配位數(shù)是6，常見配位數(shù)是4。 (2)它不能形成p-p鍵，無多重鍵，而傾向于以較多的單鍵形成聚合體，例如

24、通過SiOSi鏈形成形形色色的SiO2聚合體和硅酸鹽。17-3 硅第四十五張，PPT共一百一十四頁，創(chuàng)作于2022年6月硅有兩種晶型。無定形硅為深灰色粉末，晶形硅為銀灰色，且具金屬光澤，能導(dǎo)電，但導(dǎo)電率不及金屬，且隨溫度的升高而增加。硅在化學(xué)性質(zhì)方面主要表現(xiàn)為非金屬性。象這類性質(zhì)介于金屬和非金屬之間的元素稱為“準(zhǔn)金屬”或“類金屬”或“半金屬”。準(zhǔn)金屬是制半導(dǎo)體的材料。 制備：SiO2+C+2Cl2=SiCl4+CO2 SiCl4+2H2=Si+4HCl 晶態(tài)硅具有金剛石那樣的結(jié)構(gòu)，所以它硬而脆（硬度為7.0）、熔點(diǎn)高，在常溫下化學(xué)性質(zhì)不活潑。 第四十六張，PPT共一百一十四頁，創(chuàng)作于2022年

25、6月(1)與氟氣反應(yīng)：(2)與氫氟酸反應(yīng)：(3)與氯氣反應(yīng)：(4)與氧氣反應(yīng)Si(s) + 2F2(g) = SiF4 (g)Si(s) + 4HF(g) = SiF4(g) + 2H2(g)Si(s) + O2(g) = SiO2(s) Si(s) + 2Cl2(g) = SiCl4(g) 第四十七張，PPT共一百一十四頁，創(chuàng)作于2022年6月Si + 2C = SiC(5)與C反應(yīng)：2273 K(6)與N2反應(yīng):Si + 2N2 = Si3N41573K(7)與金屬反應(yīng):2Mg + Si Mg2Si(s)第四十八張，PPT共一百一十四頁，創(chuàng)作于2022年6月 3Si(s) + 4HNO3

26、+ 18HF = 3H2SiF6 + 4NO+ 8H2O H2SiF6 氟硅酸，強(qiáng)酸 (8)與混合酸反應(yīng)：(9)與堿反應(yīng)：Si(s) + 2NaOH(aq) + H2O = Na2SiO3 (s) + 2H2(g)第四十九張，PPT共一百一十四頁，創(chuàng)作于2022年6月集成電路、晶體管、硅整流器等半導(dǎo)體材料，還可以制成太陽能電池、硅的合金可用來制造變壓器鐵芯等。用途集成電路晶體管第五十張，PPT共一百一十四頁，創(chuàng)作于2022年6月(1)硅自相結(jié)合成鏈的能力比碳差(2)它不能形成p-p鍵，多重鍵(3)由于Si有d軌道，易受其它有孤對電子的原子的進(jìn)攻，所以穩(wěn)定性要差得多。這樣硅生成的氫化物要少得多。

27、硅烷的通式為SinH2n+2(7n1)來表示，結(jié)構(gòu)與烷烴相似(一硅烷又稱為甲硅烷)但化學(xué)性質(zhì)比相應(yīng)的烷烴活潑。 由于硅不能與H2直接作用，簡單的硅烷常用金屬硅化物與酸反應(yīng)來制取。例如： Mg2Si+4HClSiH4+2MgCl2 17-3-2 硅烷第五十一張，PPT共一百一十四頁，創(chuàng)作于2022年6月l、強(qiáng)還原性能與O2或其它氧化劑猛烈反應(yīng)。它們在空氣中自燃，燃燒時放出大量的熱，產(chǎn)物為SiO2。如： SiH4+2O2=SiO2+2H2O堿燃燒在溶液中能與一般氧化劑反應(yīng)。如： SiH4+2KMnO4=2MnO2+K2SiO3+H2+H2O SiH4+8AgNO3+2H2O=8Ag+SiO2+8H

28、NO3 這二個反應(yīng)可用于檢驗(yàn)SiH4。 2、與水作用 硅烷在純水中不水解，但當(dāng)水中有微量堿存在時，由于堿的催化作用，水解反應(yīng)即激烈地進(jìn)行。 SiH4+(n+2)H2O=SiO2nH2O+4H2第五十二張，PPT共一百一十四頁，創(chuàng)作于2022年6月3、熱穩(wěn)定性所有硅烷的熱穩(wěn)定性都很差。分子量大的穩(wěn)定性更差。將高硅烷適當(dāng)?shù)丶訜?，它們即分解為低硅烷。低硅烷（如SiH4）在溫度高于773K即分解為單質(zhì)硅和氫氣。 SiH4被大量地用于制高純硅。硅的純度越高，大規(guī)模集成電路的性能就越好。 第五十三張，PPT共一百一十四頁，創(chuàng)作于2022年6月17-3-3 硅的鹵化物SiX4和氟硅酸鹽 硅的鹵化物 SiF4

29、 SiCl4 SiBr4 SiI4聚集態(tài) g l l s 分子量 小 大 熔沸點(diǎn) 低 高 制備： Si2X2SiX4 (F2 常溫，Cl2,Br2 在 673-873K) SiO22CaF22H2SO4SiF42CaSO42H2O SiO22C2Cl2SiCl42CO 第五十四張，PPT共一百一十四頁，創(chuàng)作于2022年6月硅的鹵化物強(qiáng)烈地水解，它們在潮濕空氣中發(fā)煙，如： SiCl4(l)+4H2O(l)=H4SiO4(l)+4HCl(aq) 故SiCl4可作煙霧劑。但是CCl4不水解。1、鹵化物水解由此，SiF4很容易與F-形成SiF62-配離子。 SiF4+2F-=SiF62-2SiF4(l

30、)+4H2O(l)=H4SiO4(l)+H2SiF6 +2HF (aq)第五十五張，PPT共一百一十四頁，創(chuàng)作于2022年6月2、氟硅酸及其鹽當(dāng)SiF4水解時，未水解的SiF4極易與水解產(chǎn)物HF配位形成氟硅酸H2SiF6 SiF4+2HF=H2SiF6 現(xiàn)在還未制得游離的H2SiF6，只能得到60的溶液。它是一種強(qiáng)度相當(dāng)于H2SO4的強(qiáng)酸。金屬鋰、鈣等的氟硅酸鹽溶于水；鈉、鉀、鋇鹽難溶于水。用純堿溶液吸收SiF4氣體，可得到白色的氟硅酸鈉Na2SiF6晶體。第五十六張，PPT共一百一十四頁，創(chuàng)作于2022年6月17-3-4 硅的含氧化合物一、二氧化硅 二氧化硅是無色、難熔的固體，石英、水晶、砂

31、子等的主要成分是SiO2。它不溶于水及酸中（除HF）。固態(tài)CO2為分子晶體，而硅通過SiO鍵形成三維網(wǎng)格的原子晶體。石英晶體第五十七張，PPT共一百一十四頁，創(chuàng)作于2022年6月1、化學(xué)性質(zhì)SiO2+2C=Si+2CO3000 SiO2+2Mg=Si+2Mg SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O SiO2+Na2CO3=Na2SiO3+CO2灼燒熔融SiO2 + 4HF = SiF4 + 2 H2OSiO2 + 6HF (aq) = H2SiF6 + 2 H2O第五十八張，PPT共一百一十四頁，創(chuàng)作于2022年6月2、用途 石英玻璃的熱膨脹系數(shù)小，可以耐受溫度的劇變，灼燒后立即投入冷水

32、中也不致于破裂，可用于制造耐高溫的儀器。石英玻璃能做水銀燈芯和其它光學(xué)儀器、制光導(dǎo)纖維的石英玻璃纖維。B2O3 降低熔點(diǎn)和玻璃膨脹系數(shù)Al2O3 提高熔點(diǎn) ZnO 增加玻璃的抗腐蝕第五十九張，PPT共一百一十四頁，創(chuàng)作于2022年6月 H4SiO4 原硅酸 H2SiO3 偏硅酸 xSiO2yH2O 多硅酸硅酸二、硅酸硅酸是二元弱酸，溶解度不大。K1=2.210-10 K2=210-12制備： Na2SiO3 2HCl = H2SiO3 2NaCl Na2SiO3 2NH4Cl = H2SiO3 2NaCl 2NH3 第六十張，PPT共一百一十四頁，創(chuàng)作于2022年6月 硅酸鈉硅酸凝膠H+水洗滌

33、，除雜質(zhì)，干燥焙烘硅膠硅膠 (silica gel) mSiO2nH2O CoCl2, CoCl26H2O特性：多孔性、比表面積大。用途:干燥劑、催化劑、吸附劑的載體。第六十一張，PPT共一百一十四頁，創(chuàng)作于2022年6月三、硅酸鹽 1、硅酸鈉 可由石英砂與燒堿或純堿反應(yīng)而制得。 2NaOH+SiO2=Na2SiO3+H2O 工業(yè)上用： SiO2+Na2CO3 = Na2SiO3 +CO2“水玻璃”，又名“泡花堿”。其組成為Na2OnSiO2。是多種硅酸鹽的混合物。水玻璃的用途很廣，如作粘合劑、木材或織物用水玻璃浸泡以后能防腐防火、保存鮮蛋、軟水劑、洗滌劑和制肥皂的填料。它也是制硅膠和分子篩的

34、原料。硅酸鈉和金屬鹽可以制得水中花園。共熔第六十二張，PPT共一百一十四頁，創(chuàng)作于2022年6月 大部分硅酸鹽難溶于水，且有金屬離子的特征顏色。硅酸鹽結(jié)構(gòu)復(fù)雜, 一般寫成氧化物形式. 硅酸鹽礦的復(fù)雜性在其陰離子，而陰離子的基本結(jié)構(gòu)單元是SiO4四面體。由此四面體組成的陰離子,除了簡單的單個SiO44-和二硅酸陰離子Si2O76-以外,還有由多個SiO4四面體通過頂角上的一個或兩個或三個、四個氧原子連接而成的環(huán)狀、鏈狀、片狀或三維結(jié)構(gòu)的復(fù)雜陰離子。這些陰離子借金屬離子結(jié)為各種硅酸鹽。2、天然硅酸鹽 表17-9第六十三張，PPT共一百一十四頁，創(chuàng)作于2022年6月(a) SiO44 (b) Si3

35、O96 (c) Si4O128 (d) Si6O1812天然硅酸鹽都是不溶性，由硅氧四面體以頂角氧相連而成，構(gòu)成環(huán)狀、鏈狀、層狀等結(jié)構(gòu)第六十四張，PPT共一百一十四頁，創(chuàng)作于2022年6月（1）結(jié)構(gòu)單元：SiO44 -四面體。各個SiO44 -四面體通 過其用14個頂角氧原子連成 (3) 普通玻璃組成：Na2SiO3CaSiO34SiO2鏈與鏈、層與層之間以離子間靜電力結(jié)合，作用力較 弱，石棉、云母可以一條條、一層層的撕開。(4) 天然泡沸石：Na2OAl2O32SiO2xH2O第六十五張，PPT共一百一十四頁，創(chuàng)作于2022年6月沸石分子篩硅鋁酸鹽: M2/nOAl2O3xSiO2yH2O

36、孔道空腔,吸附不同大小的分子吸附劑: 干燥,凈化或分離催化劑: 催化劑載體 廣泛應(yīng)用于化工,環(huán)保,食品,醫(yī)療,能源,農(nóng)業(yè)及日常生活,石油化工領(lǐng)域常見:A型,Y型,X型,M型 一種含結(jié)晶水的鋁硅酸鹽多孔性晶體（“分子篩”）用于分離、提純物質(zhì)，或作催化劑載體。第六十六張，PPT共一百一十四頁，創(chuàng)作于2022年6月翡翠（硬玉） ：鈉鋁硅酸鹽，主要成分為NaAlSi2O6。 密度3.253.4g/cm3，折光率1.661.68，硬度6.57根據(jù)透明程度：分為玻璃種、冰種、油種、豆種、干青種等翡翠的顏色有：綠、紅、紫、藍(lán)、黃、灰、黑、無色等。其中摻雜了金屬離子的緣故。翡 翠翡翠現(xiàn)在市場上一般分為A貨、B

37、貨、C貨。 翡翠的鑒定：最簡單的辦法是聽聲音。1、折射儀測定折射率。2、顯微鏡觀察翡翠的結(jié)構(gòu)。 3、測定翡翠吸收光譜。489 nm - 503 nm 、 690 nm-710 nm 有吸收 。4、用熒光燈觀察翡翠是否有熒光。 5、比重液測比重。 6、紅外光譜儀測定翡翠的吸收光譜。 第六十七張，PPT共一百一十四頁，創(chuàng)作于2022年6月17-4-1 硼的成鍵特征17-4 硼1. B主要以共價(jià)鍵成鍵： B 原子半徑小，I1、I2、I3 大。 B sp2雜化：BX3、B(OH)3 sp3雜化： BF4-、 BH4-、 B(OH)4-2. B是親F、親O元素： 鍵能/kJmol-1 B-O 56169

38、0；Si-O 452； B-F 613； Si-F 565第六十八張，PPT共一百一十四頁，創(chuàng)作于2022年6月3. B氧化態(tài)為+3.隨原子序數(shù)增大，Z*, ns2 趨向穩(wěn)定，Tl +1氧化態(tài)為特征。 4. B與Si的相似性(r 與Z*競爭結(jié)果) 對角線規(guī)則第六十九張，PPT共一百一十四頁，創(chuàng)作于2022年6月5. 缺電子性質(zhì) 價(jià)軌道數(shù) 4 2s2px2py2pz 價(jià)電子數(shù) 3 2s22p1 價(jià)電子數(shù) BCl3 BBr3 BI3 只考慮46強(qiáng)度： BF3 BCl3 BBr3 BI3綜合兩因素: BF3 BCl3 BI3第九十三張，PPT共一百一十四頁，創(chuàng)作于2022年6月BF3、BCl3和無水

39、AlCl3、無水GaCl3在有機(jī)化學(xué)Friedel-Craft反應(yīng)中用作催化劑： RX + BF3 = 6 R+ + BF3X- 鹵代烴 Lewis酸 正碳離子 R+ + phH = phR + H+ BF3X- + H+ BF3 + HX Lewis酸性應(yīng)用：第九十四張，PPT共一百一十四頁，創(chuàng)作于2022年6月 BX3(g) + 3H2O(l) = B(OH)3(s) + 3HX(g) 親核機(jī)理 X = Cl , rG = -157.07 kJmol-1 0 298 K， BF3 水解非自發(fā)。BF3(g)水解條件較苛刻（加熱，加OH-）；但一旦水解，因其缺電子性， 產(chǎn)物復(fù)雜： , OH-

40、BF3 + H2O3. BX3水解 BF4-、BF3(OH) -、BF2(OH)2 -、 BF(OH)3 -、B(OH)4 -、 H2OBF3 第九十五張，PPT共一百一十四頁，創(chuàng)作于2022年6月問題 BH3不存在，為什么？ BCl3為什么能穩(wěn)定存在？第九十六張，PPT共一百一十四頁，創(chuàng)作于2022年6月B2O3(晶態(tài)） 由平面三角形的BO3原子團(tuán)通過其 氧原子連接的三維網(wǎng)絡(luò)組成（2.56gcm-3)； 由不規(guī)則連接的BO4四面體組成（3.11gcm-3) 。B2O3（非晶態(tài)）1. 結(jié)構(gòu)一、氧化硼17-4-5 硼的含氧化合物第九十七張，PPT共一百一十四頁，創(chuàng)作于2022年6月 2. 化學(xué)性

41、質(zhì)：(1) 溶于水形成H3BO3 或H3BO2 B2O3(s) + 2 H2O(l) = 2 H3BO3 B2O3(s) + H2O(g) = 2 HBO2 (2) 與金屬氧化物共熔 硼珠試驗(yàn)：熔融的B2O3可熔解許多金屬氧化物反應(yīng)可得到特征顏色：Cu(BO2)2 （藍(lán)色）第九十八張，PPT共一百一十四頁，創(chuàng)作于2022年6月(4) 制BN（氮化硼） B2O3 + 2NH3 2BN(s) + 3H2O (BN)x與(CC)x互為等電子體 (BN)x具石墨結(jié)構(gòu)，但B-N為極性鍵，使反鍵與成鍵軌道之間的禁帶加寬， (BN)x為絕緣體，而石墨為導(dǎo)體。(BN)x m.p.3000 （加壓），高熔點(diǎn)、高

42、硬度，可作耐高溫材料（火箭噴嘴、絕緣材料）。(3) 與非金屬氧化物反應(yīng) P2O5 + B2O3 = 2 BPO4 (兩性性質(zhì))第九十九張，PPT共一百一十四頁，創(chuàng)作于2022年6月二、硼酸1. B(OH)3晶體結(jié)構(gòu) 層狀結(jié)構(gòu)： 層內(nèi)：B sp2雜化 有氫鍵。 層間：范德華力。似石墨，有解離性。第一百張，PPT共一百一十四頁，創(chuàng)作于2022年6月2. B(OH)3物性 R.T.微溶于水，T，溶解度，可用重結(jié)晶方法提純。 T/ 25 50 100 s/g/100 gH2O 5.44 10.24 27.53第一百零一張，PPT共一百一十四頁，創(chuàng)作于2022年6月3. B(OH)3化學(xué)性質(zhì) (1) 一

43、元Lewis弱酸：不是質(zhì)子酸！ B(OH)3 B缺電子性 B(OH)3 H2O = B(OH)4- + H+ Ka = 7.310-10，很弱第一百零二張，PPT共一百一十四頁，創(chuàng)作于2022年6月(2) H3BO3的酸性可因加入甘油或甘露醇等多元醇而大大增強(qiáng)第一百零三張，PPT共一百一十四頁，創(chuàng)作于2022年6月H2SO4H3BO3 + 3CH3OH = B(OCH3)3 + 3H2O燃燒綠色火焰鑒別硼酸及鹽(3) 和單元醇反應(yīng)(鑒定反應(yīng))第一百零四張，PPT共一百一十四頁，創(chuàng)作于2022年6月T，逐步脫水： 120 140-160 500 B(OH)3 HBO2 H2B4O7 B2O3 正硼酸 偏硼酸 四硼酸 H2B4O7 H3BO3 Ka = 1.510-7 Ka = 5.810-10 非羥基氧數(shù)目（Pauling XOm (OH)n模型） 第一百零五張，PPT共一百一十四頁，創(chuàng)作于2022年6月 Na2B4O710H2O （重要的硼酸鹽） NaBO2 Mg2B2O5 H2O （焦硼酸鎂）三、硼酸鹽 BO3 平面三角形