碳族元素tanzu yuansu

周期系第Ⅳ主族元素，包括碳、硅、锗、锡、铅5种元素。碳、硅是非金属，锗是半金属，锡、铅是金属。碳以金钢石、石墨两种单质形态存在； 硅大部分存在于二氧化硅和硅酸盐中； 锗与硫化物矿共生，如辉锗银矿4Ag₂S·GeS₂等； 重要的锡矿是锡石SnS₂; 铅主要存在于方铅矿PbS和白铅矿PbCO₃中。它们的一般性质见表1。

表1 碳族元素的一般性质

元 素	碳C	硅Si	锗Ge	锡Sn	铅Pb
原子序数 价层电子构型 原子半径/pm 沸点/℃ 熔点/℃ 电负性 电离势/kJ·mol-1 电子亲合势/kJ·mol-1	6 2s22p2 77 4 329 3 550 2.5 1 086 122	14 3s23p2 117 2 355 1 410 1.8 787 120	32 4s24p2 122 2 830 937 1.8 762 116	50 5s25p2 140 2 270 232 1.8 709 121	82 6s26p2 154 1 744 327 1.8 716 100
Ⅳ /Ⅱ/Ⅴ M2+/M/V				0.154 -0.136	1.455 -0.126
氧化态 配位数 晶体结构	-4, +4 3, 4 原子晶体 （金刚石） 层状晶体 （石墨）	4 4 原子晶体	(2), 4 4 原子晶体	2, 4 4,6 原子晶体 （灰锡） 金属晶体 （白锡）	2, 4 12 金属晶体

碳族元素价电子层构型为ns2np2，因此可生成氧 族元素的化学性质相差很大，见表2。化态为+2,+4的化合物，后者主要是共价型的。碳

表2 碳族元素的化学性质

碳是化学工业、冶金工业的重要原料，金刚石可 用来做钻头、轴承等，石墨用来制造惰性电极，硅、锗用来制造半导体元件，锡、铅用来制造合金等。碳族元素都可以将矿石转变为相应的氧化物后，用碳或金属还原得到单质。