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硅和碳的区别

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来源:XZD点击:发布时间:2016-04-26 14:37:00
       硅是自然界中含地最丰富的元素之一它仅次于氧面约占地壳质量的25.7%,硅存在3种稳定的同位素.其自然中度分别为:  28Si(92.23%), 29Si(4.67%).30Si(310%).此外,还有7种人造同位素,平均原子量为28.0855由于硅原子对氧原子具有极大的亲和力,故自然界中无游离状态的纯硅,而是以氧化物为主的形式出现,如氧化硅及硅酸盐(泥石)等,此外,在大气,雨水、海水、低级生物休乃至高等动物体内也含有极少量的硅化合物.
       尽管人类使用含硅化合物(如砂,石,泥土,玻璃,陶瓷等)作建筑材料或生产原料已  有数千年的历史.但直至1824年柏齐里乌斯(J.J.Berzelius)才第个制得了元素硅。随后,它被大量用于冶金工业中制硅铁合金.硅铝合金及硅钙合金等;化学工业中,制有机硅,电子工业中制半导体硅,在光学及光电子学中也有少量应用硅如同碳一样,也有两种变体,即无定型与结晶型,前者为呈黑色的坚硬八面体结构,后者呈灰色的四面体结构,粗颗粒的结晶硅一般带有金属光泽,硅的密度为2.3283g/cm3,硬度为950(努氏),熔点为1410℃.沸点为2355℃.热导率(298.2K)为1.14W/(cm·K),比热容(300K)为702kj/(kg·K).

       硅和碳同属元素周期表第IVA族元素,故具有某些相似的化学性质,两者所处的周期不同,因而存在不少差异,主要由于两者的电子结构不同,示意如下.

由电子结构图可见,原子序数为14、位于第三周期的硅原子,其14个电子分成三层排列;而原子序数为6位于第二周期的碳,其6个电子分成两层排列。故硅原子的共价半径(0.117m)比碳原子的共价半径(0.077nm)大1.5倍.由于硅的核电荷数(即核外电子数)比碳多,核内电荷得以较好的屏蔽,故其电负性较低(碳为2.5,硅为1.8)。由电子结构图还可看出,Si和C均有4个未成对的电子及p电子,它们可与电负性较高的元素(如F、0、C1等)及电负性较低的基团(如H一、CH3一、C6H5一等)结合.或者同时与两类基团结合,达到共价饱和。在一般的硅化合物中硅原子的配位数为4轨道杂化主要为Sp3,并形成与碳化物一样的正四面体构型但由于硅碳间的明显差异,硅与氧主要形成单键,而碳与氧则优先生成双键.
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