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9.碳 3

9.1元素碳 3

1.1概述 3

1.1.1碳的存在形式 3

1.1.2碳的同位素 4

1.1.3碳的成键型式 6

1.1.4碳的化学性质 7

1.1.5碳的分析 9

1.2石墨 10

1.2.1石墨的生产和应用 10

1.2.2石墨的结构 10

1.2.3石墨的物理性质 12

1.3金刚石 13

1.3.1金刚石的结构和性质 14

1.3.2金刚石的人工合成 15

1.4无定形碳及其他形式的碳 17

1.4.1煤 18

1.4.2焦炭 18

1.4.3木炭和活性炭 18

1.4.4炭黑 19

1.4.5碳纤维 19

1.4.6玻璃态碳 19

参考文献 21

9.2碳化物与石墨化合物 22

2.1离子碳化物 22

2.1.1含有C4-离子的碳化物 22

2.1.2含有C2-2离子的碳化物 23

2.1.3镧系和锕系碳化物 25

2.2间隙碳化物 27

2.2.1 Ⅳ-Ⅵ族（Cr除外）过渡金属碳化物 27

2.2.2 Cr及Ⅶ、Ⅷ族过渡金属碳化物 28

2.3共价碳化物 29

2.4石墨化合物 32

2.4.1石墨共价化合物 32

2.4.2石墨金属夹层化合物 36

2.4.3其他石墨夹层化合物 39

参考文献 41

9.3碳的氧化物和碳酸盐 42

3.1一氧化碳 42

3.1.1一氧化碳的制备 42

3.1.2一氧化碳的结构和性质 42

3.1.3羰基配合物 45

3.2二氧化碳和碳酸 47

3.2.1二氧化碳的制备 47

3.2.2二氧化碳的结构和性质 48

3.2.3二氧化碳和碳酸 50

3.3一氧化碳和二氧化碳的平衡 52

3.4碳的其他氧化物 54

3.5碳酸盐和碳酸氢盐 55

3.5.1概述 55

3.5.2碳酸钙（CaCO3） 57

3.5.3碳酸钠和碳酸氢钠 60

3.5.4碳酸氢铵 60

参考文献 61

9.4碳的其他化合物 62

4.1碳卤化合物 62

4.1.1四卤化碳 62

4.1.2碳的含氧卤化物 64

4.2碳氮化合物 66

4.2.1氰 66

4.2.2氰化氢 67

4.2.3氰化物 69

4.2.4氰的卤化物XCN 73

4.2.5氨基氰及氰氨化钙 74

4.2.6氰酸（HOCN）及异氰酸（HNCO） 75

4.3碳硫化合物 77

4.3.1 CS及硫羰配合物 77

4.3.2二硫化碳及有关化合物 77

4.3.3硫氰酸盐 80

参考文献 83

10.硅 87

10.1元素硅 87

1.1引言 87

1.2硅的发现史 87

1.2.1人类早期对天然硅酸盐的利用 87

1.2.2硅单质的制备与早期生产方法 88

1.2.3某些硅共价化合物的早期研究 89

1.3硅的存在形式与分布 90

1.4硅的核性质 94

1.5硅的物理性质 96

1.6硅的化学性质 100

1.6.1硅与无机酸、碱和水的反应 100

1.6.2硅与氧的反应 102

1.6.3硅与卤族元素及卤化物的反应 104

1.6.4硅与其他非金属元素的反应 106

1.6.5硅与金属的反应 107

1.6.6硅原子凝聚反应 108

1.7生物圈中的硅 109

1.7.1自然界的硅循环 109

1.7.2硅在生物体中的分布及其生物效应 111

1.8硅的生产和应用 113

1.8.1硅铁的应用和生产 114

1.8.2化学工业用硅 114

1.8.3超纯硅材料的应用与生产 115

1.9硅的分析化学 117

1.9.1硅元素定性分析 117

1.9.2硅的定量分析 118

参考文献 119

10.2硅的化合物（一） 121

2.1氢化物 121

2.1.1一氢化硅与二氢化硅 121

2.1.2“不饱和”氢化物 122

2.1.3聚硅烯（SiH2）x 122

2.1.4硅烷（Sin H2n+2） 122

2.1.5氘化物 129

2.2卤化物 129

2.2.1氟化物 129

2.2.2氯化物 133

2.2.3溴化物 134

2.2.4碘化物 135

2.2.5高级卤化物（SinX2n+2） 136

2.2.6三元四卤化物（SiXnX＇4-n） 138

2.2.7假卤化物 140

2.3卤代硅烷（SiHnX4-n） 142

2.3.1制备和性质 142

2.3.2对烯烃和炔烃的加成反应 145

2.4第Ⅴ、Ⅵ族硅烷衍生物 147

参考文献 150

10.3硅的化合物（二） 154

3.1一氧化硅（SiO） 154

3.2二氧化硅（SiO2） 156

3.2.1天然二氧化硅的形态分类 157

3.2.2二氧化硅的物理性质 159

3.2.3二氧化硅的化学性质 161

3.2.4二氧化硅与其他氧化物的反应 162

3.3硅酸盐 168

3.3.1硅酸盐分类 168

3.3.2含独立阴离子团的硅酸盐 171

3.3.3含阴离子长链的硅酸盐 172

3.3.4含层状结构的硅酸盐 172

3.3.5含三维聚阴离子的硅酸盐 173

3.4硅酸及有关化合物 175

3.4.1单分子型硅酸 175

3.4.2聚分子硅酸 176

3.4.3胶态二氧化硅 178

3.4.4硅胶 178

3.5硅酸的有机酯 179

3.5.1正硅酸四乙酯［Si（OC2H5）4］ 179

3.5.2其他正硅酸酯 181

3.5.3高级硅酸的酯类 182

3.5.4硅酸酯的其他反应 182

参考文献 185

10.4硅的化合物（三） 186

4.1硅的金属化合物和硅合金 186

4.1.1 ⅠA金属的硅化物 186

4.1.2 ⅡA金属的硅化物 186

4.1.3 ⅢA金属的硅化物 188

4.1.4硅与ⅣA族元素 188

4.1.5过渡金属的硅化物 188

4.1.6镧系及锕系金属的硅化物 192

4.2碳化硅 192

4.2.1碳化硅的制备 193

4.2.2物理性质 193

4.2.3化学性质 194

4.2.4碳化硅的应用 195

4.3含Si—N键的化合物 196

4.3.1氮化硅（Si3 N4） 196

4.3.2其他含Si—N键化合物 198

4.4硅与硫族元素的化合物 200

4.4.1硅的硫化物 200

4.4.2硅的硒化物与碲化物 202

4.5四乙酸硅及其他有关化合物 203

4.6硅（Ⅳ）的配合物 205

4.6.1氟硅酸与氟硅酸盐 205

4.6.2硅钼酸和其他含硅杂多酸及其盐类 206

4.6.3卤代硅烷与胺的加合物 206

4.6.4硅的螯合物 208

参考文献 209

10.5有机硅化合物 211

5.1 Si—C键的性质 212

5.1.1 Si—C键键长 212

5.1.2 Si—C键键能与反应性质 213

5.2有机硅卤化物 214

5.2.1制备方法 214

5.2.2烷基及芳基氯代硅烷的性质和反应 217

5.2.3其他有机卤代硅烷 223

5.2.4其他类型的有机硅中间体 224

5.3其他有机硅化合物 226

5.3.1有机硅酸酯 226

5.3.2有机硅醇 227

5.3.3有机硅氧烷（纯化合物） 227

5.3.4有机硅胺及有机硅氨烷 233

5.3.5有机硅的硫化物与有机硅硫醇 236

5.4硅酮聚合物 237

5.4.1硅（酮）油 239

5.4.2硅（酮）橡胶 240

5.4.3硅（酮）树脂 241

5.4.4界面膜 243

5.4.5硅酮分析化学 244

参考文献 250

11.锗分族 255

11.1锗 255

1.1元素锗 255

1.1.1锗的发现史 255

1.1.2锗的存在和分布 255

1.1.3锗的生产 257

1.1.4锗的应用 258

1.1.5锗的同位素 259

1.1.6锗的物理性质 259

1.1.7锗的化学性质 263

1.1.8锗合金 264

1.1.9锗在生物体中的作用 265

1.1.10锗的分析化学 265

1.2锗（Ⅰ）、锗（Ⅲ）化合物 269

1.2.1锗（Ⅰ）化合物 269

1.2.2锗（Ⅲ）化合物 269

1.3锗（Ⅱ）化合物 270

1.3.1二氢化锗［聚锗烯，（GeH2）x］ 270

1.3.2二卤化锗 270

1.3.3一氧化锗，氢氧化亚锗 272

1.3.4锗（Ⅱ）的硫族化合物 273

1.3.5锗（Ⅱ）的氮族化合物 274

1.4锗（Ⅳ）化合物 274

1.4.1锗烷 274

1.4.2四卤化锗，卤代锗烷 276

1.4.3二氧化锗和锗酸盐 282

1.4.4锗（Ⅳ）的硫族化合物 285

1.4.5氮化锗（Ⅳ）和二亚胺锗 286

1.4.6含氧酸的锗（Ⅳ）盐 286

1.4.7锗-水体系的电势-pH图 287

1.5锗的配位化合物 290

1.5.1卤合锗（Ⅱ）酸盐 290

1.5.2卤合锗（Ⅳ）酸及其盐 291

1.5.3硫代锗（Ⅳ）酸及其盐 292

1.5.4锗钼酸和锗钨酸 292

1.6有机锗化合物 293

1.6.1有机锗化合物的制备方法 293

1.6.2四烷基，四芳基锗 294

1.6.3有机锗氢化物 294

1.6.4有机锗卤化物 294

1.6.5有机锗氧化物（氢氧化物） 295

参考文献 295

11.2锡 297

2.1元素锡 297

2.1.1锡的发现史 297

2.1.2锡的存在和分布 297

2.1.3锡的生产 297

2.1.4锡的应用 300

2.1.5锡的同位素 300

2.1.6锡的物理性质 300

2.1.7锡的核磁共振性质 304

2.1.8锡的Mossbauer谱 304

2.1.9锡的化学性质 305

2.1.10锡合金 307

2.1.11锡在生物体内的作用 307

2.1.12锡的分析化学 307

2.2锡（Ⅱ）化合物 310

2.2.1二卤化锡 310

2.2.2一氧化锡、氢氧化亚锡和亚锡酸盐 315

2.2.3锡（Ⅱ）的硫族化合物 317

2.2.4含氧酸的锡（Ⅱ）盐 320

2.3锡（Ⅳ）化合物 322

2.3.1锡的氢化物 322

2.3.2四卤化锡和卤氧化锡 323

2.3.3假卤化锡 329

2.3.4二氧化锡 329

2.3.5锡酸盐 331

2.3.6过锡酸及其盐 332

2.3.7锡（Ⅳ）的硫族化合物 333

2.3.8含氧酸的锡（Ⅳ）盐 335

2.3.9锡-水体系的电势-pH图 337

2.4锡的配位化合物 341

2.4.1锡（Ⅱ）的配位化合物 341

2.4.2锡（Ⅳ）的配位化合物 343

2.5有机锡化合物 345

2.5.1四烷基，四芳基锡 345

2.5.2有机锡氢化物 347

2.5.3有机锡卤化物 348

2.5.4有机锡氧化物 350

2.5.5其他有机锡化合物 351

参考文献 351

11.3铅 353

3.1元素铅 353

3.1.1铅的发现史 353

3.1.2铅的存在和分布 353

3.1.3铅的生产 354

3.1.4铅的应用 355

3.1.5铅的同位素 355

3.1.6铅的物理性质 357

3.1.7铅的核磁共振性质 358

3.1.8铅的化学性质 358

3.1.9铅合金 359

3.1.10铅在生物体内的作用 360

3.1.11铅的分析化学 361

3.2铅（Ⅱ）化合物 363

3.2.1二卤化铅 363

3.2.2假卤化铅（Ⅱ） 369

3.2.3卤氧化铅（Ⅱ） 371

3.2.4一氧化铅和铅（Ⅱ）酸盐 371

3.2.5铅（Ⅱ）的硫族化合物 375

3.2.6铅（Ⅱ）的氮族化合物 379

3.2.7含氧酸的铅（Ⅱ）盐 379

3.3铅（Ⅳ）化合物 390

3.3.1铅（Ⅳ）的氢化物 390

3.3.2四卤化铅 390

3.3.3铅（Ⅳ）的氧化物与铅（Ⅳ）酸盐 392

3.3.4含氧酸的铅（Ⅳ）盐 397

3.3.5铅-水体系的电势-pH图 398

3.4铅的配位化合物 401

3.4.1铅（Ⅱ）的配位化合物 401

3.4.2铅（Ⅳ）的配位化合物 405

3.5有机铅化合物 405

3.5.1四烷基、四芳基铅 405

3.5.2有机铅氢化物 406

3.5.3有机铅卤化物 407

3.5.4有机铅氧化物和羟化物 408

3.5.5其他有机铅化合物 408

参考文献 411