主族元素单质的熔点

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主族元素单质的熔点

1、碳族元素的相似性和递变性

碳族元素包括（c）、硅（si）、锗（ge）、锡（sn）、铅（pb）等五种元素，位于周期表的第iva族，其原子最外层上均有4个电子。碳族元素的原子不容易得、失电子，通常表现为较易形成共价化合物，而较难形成离子化合物。

①那么，碳族元素为何难构成共价化合物，而难于构成离子化合物呢？

原来，碳族元素介于典型金属（ia）和典型非金属（viia）的中间，其最外层电子数为4。因为碳族元素原子的最外层上有4个电子，在化学反应中往往既不容易失去电子形成阳离子，也不容易得到电子形成阴离子，而是以共价键的形式与其他元素结合形成化合物，这就是碳族元素的成键特点。故碳族元素通常易形成共价化合物，不易形成简单的离子。

当然，我们也无法将这个问题绝对化，一方面说道碳族元素难于轻易构成离子键，并不是说道碳族元素无法存有于离子化合物之中，因为很多碳酸盐及直观的硅酸盐都就是离子化合物；另一方面，像是铅等原子半径特别小的元素，也可以在一定条件下构成直观的阳离子。

②碳族元素的主要化合价有+4价和+2价，其中c、si、ge、sn的+4价化合物比较稳定，而pb的+2价化合物比较稳定。铅的+2价化合物稳定，而其它碳族元素的+4价化合物稳定体现出了同一主族元素的一般性与特殊性之间的关系。 2、碳族元素及其单质的一些关键性质

①在周期表中从上到下，颜色：碱金属略有加深，卤素依次加深，氧族中氧硒加深，碳族中分为三截：csi加深，snpb加深；ge比si浅，但比sn深。熔点、沸点：碱金属依次降低，卤素和氧族依次升高，碳族总体呈降低趋势（熔点：锡比铅低；沸点：锗比硅高）。

②碳就是显著的非金属，硅、锗就是半导体，锡、铅就是显著的金属。碳、硅虽属于非金属，但其熔、沸点显著比卤族、氧族中的非金属必须低得多，其原因主要就是碳、硅属原子晶体。卤族，氧族中的非金属通常属分子晶体，据此便可以表述有关熔、沸点的递变现象。同理，从锡、铅熔点递变与碱金属递变的差异性中，也可以表明锡、铅结构相同的实质。

碱金属、卤素单质的熔沸点随着原子序数的递增，均呈现出一定的变化规律，但碳族元素单质的熔沸点却无明确的变化规律。这是因为，物质的熔沸点决定于物质形成晶体的结构。


对于碱金属和卤素而言，它们同一族元素的单质所构成的晶体属同一类型。碱金属单质构成金属晶体，它们的价电子数相同，随着原子半径的减小，其金属键弱化，故熔沸点减少；卤素的单质构成分子晶体，随着分子量的减小，其分子间作用力进一步增强，故熔沸点升高。对于碳族元素而言，由于它们的单质的晶体类型相同，所以不可能将构成同一规律。碳可以构成金刚石（原子晶体）、石墨（混合型晶体）及c60等多种晶体，硅通常构成原子晶体，而锡和铅构成金属晶体，锗的晶体类型不甚明晰。氧族元素、氮族元素的单质也存有相似的情况。金刚石、石墨、晶体硅属于原子晶体，其熔、沸点很高，碳族元素单质的结构相对于其它族元素单质的结构较为繁杂。 3、碳族元素的金属性与非金属性

①在碳族元素的单质中，碳就是非金属；硅虽外貌像是金属，但在化学反应中多表明非金属性，通常被指出就是非金属；锗的金属性比非金属性弱；锡和铅都就是金属。可知，金属和非金属之间并并无绝对严苛的界限，例如石墨虽属于非金属，却具备金属光泽、能够导电、热传导等金属性质；硅、锗则就是较好的半导体材料等。碳族元素的金属性和非金属性递变规律自学中主要把握住其表现形式，例如比较碳族元素和其他族元素的原子半径大小、氢化物稳定性、最高价氧化物对应水化物的酸碱性高低等等。

②已知在金属活动性顺序表中，锡位于铅之前，而根据元素周期律，由同主族元素性质的'递变规律推断可知铅应比锡的金属性强，这是为什么呢？

金属性的相对高低与金属活动性的相对高低认为除了一定的差别。金属活动性主要就是通过测量在溶液中出现反应的活性而得，金属性的测量则更特别强调原子状态下的反应活性。由于锡铅在固态时，其晶体结构可能将存有差异，从而引致在通常状况下的反应活性与其原子结构的不一致性。可知推论物质的化学性质具备一定的复杂性。元素的金属性就是指元素的气态原子丧失电子的性质，主要用第一电离能去量度，第一电离能越大，则元素的金属性越弱。密有关化学数据手册所述，锡的第一电离能为7.34ev，而铅的第一电离能为7.42ev，故锡的金属性较之铅强。金属活动顺序集是以实验事实为依据撰写的，金属活动性除了与第一电离能有关外，还与金属离子的水和能够、水和离子在水中的搬迁速率等有关。不管从哪个角度比较，都就是锡的金属性比铅弱。

这样一来，就出现了事实与现阶段所学理论不相符合的现象。其实，这是周期律中镧系收缩规律在发挥作用。因为铅位于周期表中第六周期，第六周期中由于镧系15种元素的存在，使得后边的元素原子半径显著减小。元素的金属性、非金属性都是核电荷数和原子半径分别对元素原子得失电子的影响的综合结果。而这两者是一对矛盾。从锡到铅，原子半径的增大所起的作用（使原子失电子能力增强）减弱，而核电荷数增大所起的作用（使原子失去电子能力减弱）依然如故。所以，就出现了锡在铅的上方，反而金属性比铅强的情况。

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