碳族元素包含碳(C)、硅(Si)、锗(Ge)、锡(Sn)、铅(Pb)、鈇(Fl)六种。
它们在元素周期表中位于ⅣA族,具有相似的电子排布,都带有4个价电子。
碳族元素的分布各异,硅的丰度仅次于氧,碳和硅是地壳中的常量元素,而锡和铅的丰度较小,但矿藏集中,易于开采和冶炼。锗属于稀散型稀有金属,矿藏极其稀少,鈇主要是人工合成。
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。例如,铅(Ⅱ)化合物的稳定性高于铅(Ⅳ)化合物。
碳族元素在化学性质上表现出相似性,例如,它们都可以加热与氧反应,被氧化成二氧化碳、二氧化硅和氧化亚铅等。
在与酸的反应中,碳族元素表现出不同的反应性。碳可以与浓硫酸、硝酸反应,而硅则不与盐酸作用,只与氢氟酸反应。锗不与稀盐酸、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,硅和锡与碱溶液反应,表现出金属性和非金属性的双重特性。它们与硫、氯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。它们都不能直接与氢化合,氢化物是通过间接方式制得的。
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