4A族元素 The Group 4A Elements

化學原理啟迪444

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1.     4A族元素的價電子組態是ns²np²。4A族元素裡有二種地球上最重要的元素：碳和矽。碳是生命體必需分子的基本成分；矽是地殼的基本成分。

2.     4A族元素，與3A族元素相同之處是，4A族元素由上而下，元素的性質從非金屬變為金屬。

3.     4A族的碳是典型的非金屬，矽silicon和鍺germanium是半金屬 ／類金屬，錫和鉛是金屬。

4.     4A族元素能與非金屬形成共價鍵，例如，CH4、SiF4、GeBr4、SnCl4和PbCl4。每個四面體分子的中心原子是4A族元素，依據定域化電子模型這個中心原子是sp³混成軌域。

5.     4A族元素的性質與製備方法

元素：碳Carbon

陰電性：2.6

熔點（℃）：3727

沸點（℃）：－

來源：石墨、鑽石、石油、煤

製備方法：－

元素：矽Silicon

陰電性：1.9

熔點（℃）：1410

沸點（℃）：2355

來源：矽酸鹽礦、二氧化矽

製備方法：用鋁還原K2SiF6，或用鎂還原SiO2

元素：鍺Germanium

陰電性：2.0

熔點（℃）：937

沸點（℃）：2830

來源：鍺酸（混合銅、鐵和硫化鍺）

製備方法：用H2或C還原GeO2

元素：錫Tin

陰電性：2.0

熔點（℃）：232

沸點（℃）：2270

來源：錫石SnO2

製備方法：用C還原SnO2

元素：鉛Lead

陰電性：2.3

熔點（℃）：327

沸點（℃）：1740

來源：方鉛礦PbS

製備方法：PbS與O2加熱生成PbO2，再用C將PbO2還原成Pb。

6.     A族元素與非金屬形成共價鍵的化合物，除了碳以外，都能與路易斯鹼反應再生成2個共價鍵。舉例來說，SnCl4是發煙液體（bp＝114℃），能再連結2個氯離子：

SnCl4＋2Cl^－→SnCl6^2－

7.     碳化合物無法這樣反應，因為碳的體積小。

n  翻譯編寫Steven S. Zumdahl 《Chemical Principles》