打开主菜单

碳族元素是指元素週期表上第14ⅣA族)的元素,位于硼族元素氮族元素之间。碳族元素包含(C)、(Si)、(Ge)、(Sn)、(Pb)、(Fl),其中碳為典型的非金屬元素,矽和鍺為類金屬,其餘元素則為貧金屬。此外鈇為人造元素,具極高的放射性

14族元素在週期表中的位置
氫(非金屬)
氦(惰性氣體)
鋰(鹼金屬)
鈹(鹼土金屬)
硼(類金屬)
碳(非金屬)
氮(非金屬)
氧(非金屬)
氟(鹵素)
氖(惰性氣體)
鈉(鹼金屬)
鎂(鹼土金屬)
鋁(貧金屬)
矽(類金屬)
磷(非金屬)
硫(非金屬)
氯(鹵素)
氬(惰性氣體)
鉀(鹼金屬)
鈣(鹼土金屬)
鈧(過渡金屬)
鈦(過渡金屬)
釩(過渡金屬)
鉻(過渡金屬)
錳(過渡金屬)
鐵(過渡金屬)
鈷(過渡金屬)
鎳(過渡金屬)
銅(過渡金屬)
鋅(過渡金屬)
鎵(貧金屬)
鍺(類金屬)
砷(類金屬)
硒(非金屬)
溴(鹵素)
氪(惰性氣體)
銣(鹼金屬)
鍶(鹼土金屬)
釔(過渡金屬)
鋯(過渡金屬)
鈮(過渡金屬)
鉬(過渡金屬)
鎝(過渡金屬)
釕(過渡金屬)
銠(過渡金屬)
鈀(過渡金屬)
銀(過渡金屬)
鎘(過渡金屬)
銦(貧金屬)
錫(貧金屬)
銻(類金屬)
碲(類金屬)
碘(鹵素)
氙(惰性氣體)
銫(鹼金屬)
鋇(鹼土金屬)
鑭(鑭系元素)
鈰(鑭系元素)
鐠(鑭系元素)
釹(鑭系元素)
鉕(鑭系元素)
釤(鑭系元素)
銪(鑭系元素)
釓(鑭系元素)
鋱(鑭系元素)
鏑(鑭系元素)
鈥(鑭系元素)
鉺(鑭系元素)
銩(鑭系元素)
鐿(鑭系元素)
鎦(鑭系元素)
鉿(過渡金屬)
鉭(過渡金屬)
鎢(過渡金屬)
錸(過渡金屬)
鋨(過渡金屬)
銥(過渡金屬)
鉑(過渡金屬)
金(過渡金屬)
汞(過渡金屬)
鉈(貧金屬)
鉛(貧金屬)
鉍(貧金屬)
釙(貧金屬)
砈(類金屬)
氡(惰性氣體)
鍅(鹼金屬)
鐳(鹼土金屬)
錒(錒系元素)
釷(錒系元素)
鏷(錒系元素)
鈾(錒系元素)
錼(錒系元素)
鈽(錒系元素)
鋂(錒系元素)
鋦(錒系元素)
鉳(錒系元素)
鉲(錒系元素)
鑀(錒系元素)
鐨(錒系元素)
鍆(錒系元素)
鍩(錒系元素)
鐒(錒系元素)
鑪(過渡金屬)
𨧀(過渡金屬)
𨭎(過渡金屬)
𨨏(過渡金屬)
𨭆(過渡金屬)
䥑(預測為過渡金屬)
鐽(預測為過渡金屬)
錀(預測為過渡金屬)
鎶(過渡金屬)
鉨(預測為貧金屬)
鈇(貧金屬)
鏌(預測為貧金屬)
鉝(預測為貧金屬)
鿬(預測為鹵素)
鿫(預測為惰性氣體)
硼族  氮族
IUPAC族編號 14
以元素的命名 碳族元素
CAS族編號
(US, pattern A-B-A)
IVA
舊IUPAC族編號
(Europe, pattern A-B)
IVB

↓ 週期
2
Image: 碳
(C)
6 非金屬
3
Image: 矽
(Si)
14 類金屬
4
Image: 鍺
(Ge)
32 類金屬
5
Image: 錫
(Sn)
50 貧金屬
6
Image: 鉛
(Pb)
82 貧金屬
7 (Fl)
114 貧金屬

圖例
原始核素英语primordial element
放射性元素
原子序顏色:

固體液體氣體

本族元素在化合物中一般可以呈现+4,+2等化合价,它们的原子最外层都有4个电子,離子的最高正价都是+4价。

物理性质编辑

元素
名称 

元素
符号

原子半径
nm

主要化合价

状态
标况

单质密度
/立方厘米

单质熔点

单质沸点
(℃)

C 0.077 -4-3-2-1,0,+1,+2,+3,+4 固体 3.51(金刚石
2.25(石墨
3550 4827
Si 0.117 0,+2,+4 固体 2.33 1410 2355
Ge 0.122 0,+2,+4 固体 5.35 937.4 2830
Sn 0.141 0,+2,+4 固体 7.28 231.9 2260
Pb 0.175 0,+2,+4 固体 11.34 327.5 1740
Fl 0.160(推測)[1] 0,+2,+4(推測)[1] 氣體(推測)[2] 14(推測)[3] 不详 −60(推測)[4][2]

碳族元素的熔点沸点随着原子量增加而减少。碳在3825 °C时升华

碳族元素的密度原子半徑随着原子量增加而增加。

碳的晶体结构六方晶系,在高温和高压下形成金刚石。硅和锗的晶体结构亦為钻石结构。锡在低温下(13.2 °C 以下)是钻石结构,室温下则是四方晶系。铅的晶体结构是立方晶系[5]

化学性质编辑

碳可以跟浓硫酸硝酸反应,被氧化二氧化碳。不与盐酸作用。

硅不跟盐酸、硫酸、硝酸作用[來源請求],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反应,被氧化二氧化碳二氧化硅氧化亚铅等。碳族元素跟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。碳族元素都不能直接与化合,其氢化物是间接制得的。

化合物编辑

碳可和氫等元素形成極多種有機化合物。碳亦可以所有卤素反应形成四卤化物。碳可形成三种氧化物:一氧化碳二氧化三碳(C3O2)以及二氧化碳。碳也会形成二硫化物和二化物。[6]

硅可形成两种氢化物:甲硅烷(SiH4)和乙硅烷(Si2H6)。硅和、氯、形成四卤化物。硅也形成二氧化硅二硫化硅[7]

锗可形成两种氢化物:甲锗烷(GeH4)和乙锗烷(Ge2H6)。锗和除了之外的所有卤素形成四卤化物,以及和除了和砈之外的所有卤素形成二卤化物。锗和除了之外的所有氧族元素形成二氧化物、二硫化物、二硒化物。[8]

锡可形成两种氢化物:甲锡烷(SnH4)和乙锡烷(Sn2H6)。锡和除了之外的所有卤素形成四卤化物和二卤化物。[9]

铅可形成一种氢化物,即铅烷(PbH4)。铅和氟、氯形成四卤化物及二卤化物,也可形成四溴化铅和二点化铅,但不稳定。铅形成四中氧化物、一中硫化物、一中硒化物、及一种化物。[10]

目前没有已知的鈇化合物。[11]理論上鈇的化學特性應與鉛相近,能形成FlO、FlF2、FlCl2、FlBr2和FlI2。如果其高价態(Ⅳ)能夠進行化學反應,它將只能形成FlO2和FlF4。它也有可能形成混合氧化物Fl3O4,類似於Pb3O4。而一些研究指出鈇的化學特性可能和惰性氣體更接近。[12]

左方一族: 碳族元素
第14族
右方一族:
硼族元素 氮族元素

参考文献编辑

  1. ^ 1.0 1.1 Haire, Richard G. Transactinides and the future elements. (编) Morss; Edelstein, Norman M.; Fuger, Jean. The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements 3rd. Dordrecht, The Netherlands: Springer Science+Business Media. 2006. ISBN 1-4020-3555-1. 
  2. ^ 2.0 2.1 Seaborg, G. T. Transuranium element. Encyclopædia Britannica. [2010-03-16]. 
  3. ^ Fricke, Burkhard. Superheavy elements: a prediction of their chemical and physical properties. Recent Impact of Physics on Inorganic Chemistry. Structure and Bonding. 1975, 21: 89–144 [4 October 2013]. ISBN 978-3-540-07109-9. doi:10.1007/BFb0116498. 
  4. ^ Oganessian, Yu. Ts. Discovering Superheavy Elements. Oak Ridge National Laboratory. 27 January 2017 [21 April 2017]. 
  5. ^ Jackson, Mark, Periodic Table Advanced, 2001 
  6. ^ Carbon compounds, [2013-01-24] 
  7. ^ Silicon compounds, [2013-01-24] 
  8. ^ Germanium compounds, [2013-01-24] 
  9. ^ Tin compounds, [2013-01-24] 
  10. ^ Lead compounds, [2013-01-24] 
  11. ^ Flerovium compounds, [2013-01-24] 
  12. ^ Gas Phase Chemistry of Superheavy Elements 互联网档案馆存檔,存档日期2012-02-20., lecture by Heinz W. Gäggeler, Nov. 2007. Last accessed on Dec. 12, 2008.