NO-碳族元素医学课件

专题一NO及碳族元素

金悦，王国建，黄杰，黄崇文石金君，李硕冉，王冬冬，由常泉光化学污染氮氧化物和碳氢化合物(HC)在大气环境中受强烈的太阳紫外线照射后产生一种新二次污染物——光化学烟雾，在这种复杂的光化学反应过程中，主要生成光化学氧化剂(主要是臭氧)及其他多种复杂的化合物，统称光化学烟雾。其中，氮氧化物(NOx)主要是指一氧化氮和二氧化氮。CompanyLogo〖光化学污染实例〗

1995年6月1日一个闷热的傍晚，上海市市中心的一地段弥漫着一种淡蓝色的烟雾，这些区域中的居民和路上的行人普遍感到眼、鼻和喉咙受到刺激，污染严重的区域更有人因受刺激而咳嗽和流泪。据上海市权威的环境监测部门监测，当时大气中二氧化硫浓度正常，而一氧化碳和氮氧化合物等浓度严重超标，以此证实这是一种因汽车尾气污染而导致的光化学烟雾。世界上著名的光化学烟雾事件

1943年美国洛杉矶光化学烟雾事件

英国伦敦光化学烟雾事件

CompanyLogo

一氧化氮是宇航员晕厥发作的元凶

一氧化氮的过量产生会使血管扩张，这样就可以解释为什么宇航员在太空飞行之后会产生晕厥，以及可以解释许多陆地上发生的类似现象。这种太空中宇航员经历的微重力现象，很象太空中的宇航员或长期久卧在床的病人马上要起来时的感觉，这时人们会产生过多的血管扩张剂--一氧化氮，从而导致血压降低，流往头部的血液减少，出现晕厥。在对大鼠的试验中，加州大学的研究人员发现，低重力环境下，大鼠产生一氧化氮的两种酶增多，而且，给予大鼠药物抑制其中一种酶时，它们的血压升高，这给研究人员一个提示：抑制一氧化氮对宇航员和长期卧床患者的晕厥是一种有效的治疗。。人们看到宇航员登陆后轻松地大步行走，是因为他们穿着加压的衣服，能保持健康的血压。但是，他们的衣服只能穿这么久，而适应重力需要一段时间。

CompanyLogo化学明星--一氧化氮1980年代以来，关于一氧化氮，已出现超越万份以上的研究论文。

1992年，一氧化氮被科学杂志推举为“本年度明星分子”。

1998年，一氧化氮的研究更获得了1998年诺贝尔生理医学奖的殊荣。

一氧化氮(NO)的研究经1998年诺贝尔医学奖得主Dr.LouisIgnarro路易斯·伊格纳罗博士等3位科学家发表后，一氧化氮对人体的作用被发现以来，相关研究已经得到空前的发展，到2001年，每年关于一氧化氮研究的论文超过7500篇。

这项成果在也很快地转为商业价值

美国著名制药企业辉瑞公司开发出治疗男性勃起功能障碍的药物万艾可（俗称“伟哥”）美国营养品企业康宝莱公司也开发生产了预防心血管疾病的保健品Niteworks（夜宁新）。

CompanyLogo一一氧化氮的物理性质一氧化氮在常温下是一种不易溶于水的无色气体，在液态或固态时一氧化氮是蓝色的。NO不燃烧也不支持燃烧。通常相对高的汽化熵值表明，在液相中一氧化氮发生了聚合。在低温下，液态的一氧化氮是顺磁性的，而固态的一氧化氮确实是逆磁性的。这主要是一氧化氮分子中有一个单电子。一氧化氮的磁性就是由温度和单电子两点共同决定的（最好用图解释一下！）。NO的偶极矩非常小(0.16D)。从分子轨道理论出发，一氧化氮的电子构型和氮一样（？），其键级为2.5。一氧化氮的负离子（NO-）正离子分别和氧，氮为等电子体

CompanyLogo二一氧化氮的化学性质

1.一氧化氮的制取

在实验室制取少量的NO，通常采用还原稀硝酸，硝酸盐，或亚硝酸盐来得到。例如：

8HNO3+3Cu=3Cu2(NO3)2+2NO+4H2O

2NaNO2+2NaI+4H2SO4=4NaHSO4+I2+2NO+2H2O

在水溶液中可制得相当纯的NO。

NO也可通过干法制备：

3KNO2+KNO3+Cr2O3=2K2CrO7+4NO

从工业角度看，NO是所有氮氧化合物中最重要的。它是氨氧化制硝酸的必经之路。CompanyLogo2.氧化反应

一氧化氮中有一个单电子，非常活泼在空气中即可被氧化为NO2：

2NO+O2=2NO2

除氧气外，臭氧，硝酸也可将NO氧化为NO2。NO也能被氟、氯、或溴氧化成亚硝酸卤化物。室温下ClNO约有0.5%分解成氯气和一氧化氮，而BrNO约有7%分解。CompanyLogo一氧化氮在热力学上是不稳定，在高压下发生歧化反应，生成氧化二氮（N2O）和二氧化氮。在一氧化氮分子中有一个能量较高的单电子（能否证明？），若失去该电子，产生的NO+离子比NO有更强的化学键。它可以形成多种离子型化合物，如铅室法至硝酸中的NO+HSO4-，是铅室法制硝酸的非常重要的中间产物。一氧化氮正离子型化合物还有NO+ClO4-，NO+BF4-，NO+MoF6-，(NO+)2PtCl62-，NO+FeCl4，NO+SbCl6-等。所有的NO+盐都易水解：NO++H2O=H++HNO2CompanyLogo3.络合反应一氧化氮与金属的二元络合物极少，已经证实的有Cr(NO)4,它具有正四面体机构。然而，含一氧化氮的配合物，即亚硝酰化合物却很多，这主要是研究消除其对空气的污染而发展起来的。

CompanyLogo三现代研究中的一氧化氮1.近期动向近期的研究已表明，一氧化氮具有免疫调节、神经传递、血压生理调控和血小板凝聚的抑制等生理功能。在许多组织中，尽管其真正的释放量目前尚难于检测，但已确知会释放出不同浓度的一氧比氮，且浓度的变化与机体的生理机能紧密相关。许多疾病，包括基因突变（癌变，动脉硬化等）和生物机体中毒等，可能是一氧化氮的释放或调节的不正常引起的。进一步的研究还发明，一些药物可以通过新陈代谢来调节一氧化氮的生理机能，使其变成有益的分子，清除机体内有害的代谢物。鉴于一氧化氮的神奇生理调节作用，一旦其神秘的调节机理被科学家们所揭开，人们就可以开发与一氧化氮相关的药物，来治疗许多人类至今无法攻克的顽症，例如高血压、偏头痛、动脉硬化，甚至癌症。可见，与一氧化氮相关的药物，其潜在的价值是巨大的。现在许多国际上有名的药物生产厂家，竞相在这一研究领域，投入大量的人力物力，以期在激烈的竞争中，占领有利的位置。CompanyLogo2．NO的化学行为NO在常温下为气体，具有脂溶性是使它在人体内成为信使分子的可能因素之一。它不需要任何中介机制就可快速扩散通过生物膜，将一个细胞产生的信息传递到它周围的细胞中，主要影响因素是它的生物半寿期。具有多种生物功能的特点在于它是自由基，极易参与与传递电子反应，加入机体的氧化还原过程中。分子的配位性又使它与血红素铁和非血红素铁具有很高的亲合力，以取代O2和CO2的位置。据研究报道，血红蛋白-NO可以失去它附近的碱基而变成自由的原血红素-NO，这就意味着自由的碱基可以自由地参与催化反应，自由的蛋白质可以自由地改变构象，自由的血红素可以自由地从蛋白中扩散出去，这三种变化中的任何一个或它们的组合，将在鸟苷酸环化酶的活化过程中起重要作用。

CompanyLogo3．NO的生物学作用（1）在心血管系统中的作用

NO在维持血管张力的恒定和调节血压的稳定性中起着重要作用。

在生理状态下，当血管受到血流冲击、灌注压突然升高时，NO作为平衡使者维持其器官血流量相对稳定，使血管具有自身调节作用。能够降低全身平均动脉血压，控制全身各种血管床的静息张力，增加局部血流，是血压的主要调节因子。

CompanyLogo

NO在心血管系统中发挥作用的可能机制是通过提高细胞中鸟苷酸环化酶（GC）的活性，促进磷酸鸟苷环化产生环一磷酸鸟苷（cGMP），使细胞内cGMP水平增高，继而激活依赖cGMP的蛋白激酶对心肌肌钙蛋白Ⅰ的磷酸化作用加强，肌钙蛋白c对Ca2+的亲合性下降，肌细胞膜上K+通道活性也下降，从而导致血管舒张。

CompanyLogo（2）在免疫系统中的作用研究结果表明，NO可以产生于人体内多种细胞。如当体内内毒素或T细胞激活巨噬细胞和多形核白细胞时，能产生大量的诱导型NOS和超氧化物阴离子自由基，从而合成大量的NO和H2O2，这在杀伤入侵的细菌、真菌等微生物和肿瘤细胞、有机异物及在炎症损伤方面起着十分重要的作用。

CompanyLogo目前认为，经激活的巨噬细胞释放的NO可以通过抑制靶细胞线粒体中三羧酸循环、电子传递和细胞DNA合成等途径，发挥杀伤靶细胞的效应。

免疫反应所产生的NO对邻近组织和能够产生NOS的细胞也有毒性作用。某些与免疫系统有关的局部或系统组织损伤，血管和淋巴管的异常扩张及通透性等，可能都与NO在局部的含量有着密切的关系。

CompanyLogo（3）在神经系统中的作用

有关L-Arg→NO途径在中枢神经系统(CNS)方面的研究认为，NO通过扩散，作用于相邻的周围神经元如突出前神经末梢和星状胶质细胞，再激活GC从而提高水平cGMP水平而产生生理效应。如NO可诱导与学习、记忆有关的长时程增强效应（Long-termpotentiation,LTP），并在其LTP中起逆信使作用。

连续刺激小脑的上行纤维和平行纤维可引起平行纤维细胞的神经传导产生长时程抑制(Long-termdepression,LTD)，被认为是小脑运动学习体系中的一种机制，NO参与了该机制。

在外周神经系统也存在L-Arg→NO途径。NO被认为是非胆碱能、非肾上腺素能神经的递质或介质，参与痛觉传入与感觉传递过程。

CompanyLogo另据报道，NO在胃肠神经介导胃肠平滑肌松弛中起着重要的中介作用，在胃肠间神经丛中，NOS和血管活性肠肽共存并能引起非肾上腺素能非胆碱能（NANC）舒张，但血管活性肠肽的抗体只能部分消除NANC的舒张，其余的舒张反应则能被N-甲基精氨酸消除。

NO作为NANC神经元递质，在泌尿生殖系统中起着重要作用。成为排尿节制等生理功能的调节物质，这为药物治疗泌尿生殖系统疾病提供了理论依据。

现已证明在人体内广泛存在着以NO为递质的神经系统，它与肾上腺素能、胆碱能神经和肽类神经一样重要。若其功能异常就可能引起一系列疾病。CompanyLogo一氧化氮实际上是一种在人体内充当信息收发器的气体分子，它接受并传递着可以调节细胞活动的信息，并指示人体执行某些重要的功能：

1.保持维护心脏的冠状动脉的畅通。

2.防止过多的血凝块阻塞血管，造成心脏病和中风。

3.放松动脉（维持正常血压所需）。

4.帮助脑部血液流通，以增进长期记忆力。

5.提高血液流量至男性生殖器，使之勃起。

6.缩小和消灭癌症肿瘤。

7.降低胆固醇和防止LDL（坏胆固醇）氧化。

8.预防痔疮及帮助其愈合。

9.预防一般的肺部疾病。

10.帮助调节胰岛素分泌（糖尿病）。

11.消灭外侵的细菌和病毒。

CompanyLogo小结这些应用仅仅是一氧化氮研发的开始，一氧化氮技术的应用前景将十分广阔。NO的生物学作用和其作用机制研究方兴未艾，它的发现提示着无机分子在医学领域中研究的前景。相信还会有更多的无机分子在人体内被发现、被研究、被应用于促进人类健康的研究领域中。CompanyLogo碳族元素CompanyLogo元素符号原子序数原子半径的变化趋势金属性与非金属性变化趋势最高正价最高价氧化物化学式最高价氧化物的水化物的化学式及酸碱性强弱氢化物的化学式及稳定性强弱

CSiGe

Sn

Pb614325082逐渐增大非金属性减弱、金属性增强CO2SiO2GeO2SnO2PbO2

酸性减弱、碱性增强稳定性减弱+4 +4

+4

+4

+4H2CO3 H2SiO3

Ge(OH)4Sn(OH)4Pb(OH)4

或H4SiO4

CH4 SiH4 CompanyLogo2、元素单质的各种性质

碳

硅

锗

锡

铅颜色金：无色墨：灰黑灰黑色银灰色银白色蓝白色晶体类型原子晶体原子晶体金属晶体金属晶体金属晶体熔沸点高低较低更低密度

总趋势：小大导电性金：不导墨：导电半导体导体导体导体主要价态

都是+2、+4价稳定价态

都是+4价

+2价PbO2+4HCl(浓)=PbCl2+Cl2↑+2H2OCompanyLogo单质一、碳

4种同素异形体

石墨碳纳米管金刚石富勒烯C60,C70,C140…碳纳米管石墨金刚石C60CompanyLogo过渡型晶体，层内C

sp2杂化，C-C共价键；层-层之间范德华力；层上、下有Πnn离域键。层内：142pm,层间：335pm.

离域π键→导电、导热；层内C-C共价键→耐高温、化学惰性；层状结构→解离性。1.石墨无定型C：石墨的一种。活性C作脱色剂、还原剂。插入型或层间化合物例如：C8KCompanyLogo原子晶体，Csp3杂化，高熔点，高沸点，高硬度。2.金刚石用于制造钻头和磨削工具CompanyLogo3.富勒烯C60，C70，…C140巴基球CompanyLogoC60的发现者之一R.E.Smalley教授Kroto,Curl,Smalley3位主要发现者获“诺贝尔化学奖”。主要贡献：在理论方面，对现有“化学键理论”形成强大冲击：球面也可形成离域π键。Rb-C60导电超导体；富勒烯化合物作“催化剂”。1985年，英国科学家H.W.Kroto等用质谱仪,得到C60为主的质谱图。受建筑学家(BuckminsterFuller)设计的球形薄壳建筑结构的启发，将C60分子命名为布克米尼斯特•富勒(BuckminsterFuller)C60的发现CompanyLogo(1)发现：1985年，科学家用激光束照射石墨得灰色气体，用有机溶剂萃取得n﹤200的大量簇分子，含60个碳的分子比较多。(2)合成：将几十伏的电流电压加在两根碳棒上，当两根碳棒距离很小时，就会产生电弧放电导致短路，产生的碳烟中含有大量的C60,再用有机溶剂萃取碳烟。CompanyLogoC60的结构

①空心球体，60个碳原子构成的球形32面体，由12个五边形和20个六边形构成。五边形彼此不相连，只与六边形相连。②1个C参加2个六元环1个五元环，3个σ键，键角之和为348º，sp2.28杂化。③剩下的p轨道形成离域

键,C60有二种C－C键长:60个单键(146pm)和30个双键(139pm)。CompanyLogo

富勒烯的应用前景（C26,C32,C44,C50,C60,C70,C80,C90…)1991年，赫巴德(Hebard)等首先提出掺钾C60具有超导性，超导起始温度为18K，有机超导体(Et)2Cu[N(CN)2]Cl超导起始温度为12.8KRb3C60的超导体，超导起始温度为29K。北京大学和中国科学院物理所合作，合成了K3C60和Rb3C60的超导体，超导起始温度分别为8K和28K。有科学工作者预言，如果掺杂C240和掺杂C540，有可能合成出具有更高超导起始温度的超导体。光、电、磁等材料方面具有良好的应用前景。C60F60：超级耐高温材料Li-C60：高效锂电池Ln-C60：发光材料CompanyLogo知道了C60的制备以后，人们的注意力全部集中在观察碳灰上，而日本科学家饭岛澄男却仔细观察了放电后在阳极上产生的沉淀物，使他意外发现了钠米碳管。1993年又发现单壁碳纳米管。4.碳纳米管CompanyLogo(2)、什么是钠米碳管？石墨有层状结构，可以看作是由原子纸一层一层堆叠而成。若将一层或几层这样的原子纸卷成圆筒形状，就是钠米碳管。中科院解思深教授制得0.5nm

碳管，麻省理工学院秦禄昌博士制得最小的钠米碳管0.4nm。乘座电梯上太空(3)、应用前景广泛CompanyLogoCompanyLogo二、氧化物及其水合物和含氧酸盐

(1)分子结构

CO与N2、CN-、NO+互为等电子体。1.一氧化碳COCO[(1

)2(2

)2(3

)2(4)2(1

)4(5

)2]N2

2s

2s﹡

2py

2pz

2px

2py﹡

2pz﹡

2px﹡CO3

4

1

5

2

6

N2[KK(

2s)2(

2s*)

2(

2py,

2pz)4(

2px)2]键级=（8-2）/2=3CompanyLogo(2)CO与N2共同点

①电偶极矩很小；②配位作用（Lewisbase）

M←：CO

μ值CO0.11D，H2O1.85D，NH31.47D，HF1.98D

有人认为也有人认为

δ-

δ+

δ+

δ-

:CO:

:CO:

CompanyLogo(3)化学性质---强还原性、强配位性R.T.，CO对O2、O3、H2O2皆很稳定，日光下也无作用，但高温下，CO在空气中燃烧生成CO2。

Fe2O3(s)+3CO2Fe+3CO2↑

PdCl2(aq)+2CO(g)+H2OPd↓+CO2↑+2HCl

检定CO灰黑色

①强还原性CO+SCOSCompanyLogo②强配位性

M(s)+xCO(g)=M(CO)x

Mx值颜色、状态M(CO)x构型

Ni4无色液体正四面体Fe,Ru,Os5(Fe)黄色液体三角双锥体Cr,Mo,W,V6(Cr)晶体，真空中升华正八面体提纯金属生成羰基配合物CompanyLogo

杂化轨道理论分析成键过程：

Ni3d84s2

3d104s0

3d10(sp3)0(sp3)0(sp3)0(sp3)0

↑σ↑σ↑σ↑σCOCOCO

CO同时还形成d-

*反馈

键以四羰基镍Ni(CO)4为例，注意M为低氧化态（0、-1、+1）结果CompanyLogo四羰基镍Ni(CO)4分子中的的成键成键中成键后CompanyLogo自由CO(g)Ni(CO)421432060羰基伸缩振动频率

(cm-1)可由虎克定律解释：k：键的力常数，k↑，键强度↑；

=3.14；μ：体系的折合质量：CompanyLogoCO使人中毒机理HmFe(II)←O2+CO(g)=HmFe(II)←CO+O2(g)CO对HmFe(II)络合能力为O2的230—270倍。

CO中毒处理对比NO2-使人中毒机理：

HmFe(II)+NO2-→HmFe(III)（加这什么意思？）CO与血红蛋白的结合能力大于O2与血红蛋白的250~270倍。CompanyLogo2.二氧化碳CO2

(1)分子结构

CO2与N3-、N2O（笑气）、NO2+、OCN-、SCN-

互为等电子体（16电子体）。

····

：O—C—O：

····C-O键级=1+2×0.5=2键长介于三键和双键之间(2)性质

①酸性氧化物

②

CO2灭火器不可用于活泼金属Mg、Na、K等引起的火灾：

CO2(g)+2Mg(s)=2MgO(s)+C(s)CompanyLogo3.碳酸及其盐

(1)碳酸H2CO3CO2(g)298K在水中溶解度为0.033mol·dm-3.

二元质子弱酸

CO2+xH2O=CO2·xH2O①CO2+H2O=H2CO3

K'=1.8×10-3②CO2+H2O=H++HCO3-

Ka1=4.2×10-7②-①，得：

H2CO3=H++HCO3-

二元质子弱酸但是:H2CO3为弱酸,因为溶液中H2CO3存在形式太少∴H2CO3应列为中强酸（K>Ka(HAc)=1.8×10-5)CompanyLogo分子结构5

+1

CO32-

：与NO3-、BF3、BO33-互为“等电子体”3

+1Π46CompanyLogoHCO3-

∏34双聚CO32-∏46与SO3相似

2--CompanyLogo4.碳酸盐

(2)水解

Na2CO3

正盐NaHCO3

酸式盐

①

Na2CO3水溶液pH计算方法(同Na3PO4)NaHCO3水溶液pH计算方法同NaH2PO4

[H+]==4.8×10-9(1)水溶性:

①通常难溶于水,溶解度与CO2的分压有关

②

Na2CO3的溶解度大于NaHCO3

(HCO3

–容易发生双聚或多聚)

②

M2+与Na2CO3溶液反应：

MCO3↓M2++CO32-→M(OH)2↓M2(OH)2CO3↓CompanyLogo具体反应的产物取决于：

1．溶液的离子积Q；

2．Ksp(MCO3)和Ksp[M(OH)2]的相对大小.。

例如：0.2mol·dm-3Na2CO3与0.20mol·dm-3CaCl2等体积混合。

Q(CaCO3)=(Ca2+)(CO32-)=0.10×0.10=1.0×10-2>Ksp(CaCO3)=2.0×10-9

Q(Ca(OH)2)=(Ca2+)(OH-)2=0.10×(4.5×10-3)2=2.0×10-6<Ksp

(Ca(OH)2)=5.5×10-6

∴生成CaCO3↓，不生成Ca(OH)2↓CompanyLogo1.Mn+电荷高,极易水解，如Al3+,Fe3+,Cr3+

加入CO32-互相促进,发生双水解反应。

Al2(SO4)3+Na2CO3+H2O==Al(OH)3+Na2SO4+CO22.Mn+可水解,其氢氧化物溶解度与碳酸盐差不多,生成碱式盐沉淀，如Mg2+,Cu2+。

2Mg2++2CO32－

+H2O==

Mg2(OH)2CO3+CO2

3.Mn+

水解程度小,碳酸盐溶解度小,生成碳酸盐沉淀，如Ca2+,Sr2+,Ba2+:Ba2++CO32－

==BaCO3

Mn+与可溶性碳酸盐的反应特点CompanyLogo正盐>酸式盐碱金属的碳酸盐稳定性大。有效离子势阳离子的有效离子势越大，对CO32-

的反极化作用越强，碳酸盐稳定性越低。阳离子：反极化作用；阴离子：变形性。(3)热稳定性CompanyLogoH2CO3<M(HCO3)2<M2CO3Na2CO3<K2CO3<Rb2CO3<Cs2CO3MgCO3<CaCO3<SrCO3<BaCO3PbCO3<MgCO3<Na2CO3<K2CO3.CompanyLogo二、硅硅有晶体硅和无定形硅两种同素异形体。1.物理性质：(1)银灰色，有金属光泽，硬而脆的固体;(2)熔、沸点高、硬度大;(3)晶体硅是良好的半导体。2.化学性质：

常温下，硅的化学性质不活泼，除氢氟酸、氟气、强碱外，不跟其他物质（如：氧气、氯气、硫酸等）起反应。在加热情况下，硅也能跟一些非金属反应。高温下化学性质活泼。晶体硅是原子晶体，金刚石结构。CompanyLogo(1)与氟气反应：(2)与氢氟酸反应：(3)与强碱溶液反应：(4)与氯气反应：(5)与氧气反应Si(s)+2F2(g)

=SiF4(g)Si(s)+4HF(g)=SiF4(g)+2H2(g)Si(s)+O2(g)=SiO2(s)

Si(s)+2Cl2(g)=SiCl4(g)Si(s)+2NaOH(aq)+H2O=Na2SiO3(s)+2H2(g)

硅在氧化性酸中钝化生成SiO2,因此不溶解。

3Si+4HNO3+12HF=3H2SiF6+4NO↑+8H2OCompanyLogo

3Si(s)+4HNO3+18HF=3H2SiF6+4NO↑+8H2OH2SiF6

氟硅酸，强酸Si+2C==SiC(6)与C反应：2273K(7)与N2反应:Si+2N2

==Si3N41573K(8)与混合酸反应：(9)与金属反应:2Mg+SiMg2Si(s)CompanyLogo集成电路、晶体管、硅整流器等半导体材料，还可以制成太阳能电池、硅的合金可用来制造变压器铁芯等。4.用途集成电路晶体管3.存在在自然界中，没游离态的硅；以化合态存在，例如：硅酸盐等，在地壳中含量居第二位。CompanyLogo硅烷：

SinH2n+2(n最大为8）不到12种

SiH4(g)Si2H6(g)Si3H8(l)

硅烷的性质(1)SiH4的热稳定性不如CH4(2)还原性比CH4强(3)SiH4易发生水解，而CH4无此反应CompanyLogo[卤化物、氟硅酸盐]SiCl4

水解，固有3d轨道被水进攻。

SiF4

SiCl4+4H2O=H4SiO4+4HCl(白烟)

烟雾剂3SiF4+4H2O=H4SiO4+4H++2[SiF6]2-3SiF4+2Na2CO3+2H2O=2Na2SiF6+H4SiO4+2CO2Na2SiF6

白色沉淀，用于杀虫剂，木材防腐剂。

CompanyLogo5.二氧化硅、硅酸与硅酸盐

(1)二氧化硅

原子晶体，以SiO4四面体为结构单元，无限大分子石英：纯SiO2

。

制备：高温下:SiO2+2Mg===2MgO+SiSiO2+HF(g)===SiF4+2H2OSiO2+2OH-

===SiO32-+H2O

600-900oCSiO2+NiO

===NiSiO3B2O3降低熔点和玻璃膨胀系数Al2O3

提高熔点ZnO

增加玻璃的抗腐蚀高温CompanyLogo

H4SiO4

原硅酸

H2SiO3

偏硅酸

xSiO2•yH2O多硅酸胶冻状硅酸硅胶－H2O硅酸(2)硅酸硅酸是二元弱酸，溶解度不大，硅酸钠硅酸凝胶H+,水洗涤，除杂质，干燥硅胶硅胶：多孔性、比表面积大，用途:干燥剂、催化剂、吸附剂的载体。CompanyLogo(a)[SiO4]4－

(b)Si3O96－

(c)Si4O128－

(d)Si6O1812－天然硅酸盐都是不溶性，由硅氧四面体以顶角氧相连而成，构成环状、链状、层状等结构CompanyLogo（1）结构单元：SiO44-四面体。各个SiO44-四面体通过其用1~4个顶角氧原子连成(3)普通玻璃组成：Na2SiO3·CaSiO3·4SiO2(4)天然泡沸石：Na2O·Al2O3·2SiO2·xH2O(5)硅胶–干燥剂Na2SiO3－CoCl2,CoCl2

6H2O链与链、层与层之间以离子键静电力结合，作用力较弱，石棉、云母可以一条条、一层层的撕开。CompanyLogo(3)沸石分子筛硅铝酸盐:M2/nO·Al2O3·xSiO2·yH2O

孔道→空腔,吸附不同大小的分子吸附剂:干燥,净化或分离催化剂:催化剂载体广泛应用于化工,环保,食品,医疗,能源,农业及日常生活,石油化工领域常见:A型,Y型,X型,M型一种含结晶水的铝硅酸盐多孔性晶体（“分子筛”）用于分离、提纯物质，或作催化剂载体。CompanyLogoA型分子筛结构示意图CompanyLogo翡翠（硬玉）：钠铝硅酸盐，主要成分为NaAl[Si2O6]。

密度3.25－3.4g/cm3，折光率1.66－1.68，硬度6.5－7根据透明程度：分为玻璃种、冰种、油种、豆种、干青种等翡翠的颜色有：绿、红、紫、蓝、黄、灰、黑、无色等。其中掺杂了金属离子的缘故。翡翠翡翠现在市场上一般分为A货、B货、C货。翡翠的鉴定：最简单的办法是听声音。1、折射仪测定折射率。2、显微镜观察翡翠的结构。

3、测定翡翠吸收光谱。489nm-503nm、690nm-710nm有吸收。4、用荧光灯观察翡翠是否有荧光。

5、比重液测比重。

6、红外光谱仪测定翡翠的吸收光谱。

CompanyLogo三、锗、锡、铅锗：金刚石型原子晶体，熔点：1210K，半导体。α型金刚石型正方晶系

β型正方晶系γ型正交晶系13.2°C161°C231.9°C铅：淡青色的重金属锡：灰锡、白锡、脆锡。通性：锗、锡、铅中等活泼金属，锗、锡常温下不与空气中的氧作用，也不与水作用铅在空气中迅速被氧化，形成氧化膜保护层。

Pb+O2+2H2O=2Pb(OH)21.物理性质CompanyLogo2.化学性质：(1)与X2反应(2)与S反应(3)Sn、Pb与强碱反应GeGeCl4Sn+Cl2

＝SnCl4PbPbCl2Ge

GeSSn+S＝

SnSPb

PbSSn+NaOH+2H2O＝NaSn(OH)3+H2(g)Pb+NaOH+2H2O＝

NaPb(OH)3+H2(g)Ge+2NaOH+H2O2

＝Na2GeO3+H2O需氧化剂存在，说明Ge金属性弱于Sn和Pb。CompanyLogo

AGe2+/Ge

+0.23VSn2+/Sn

-0.1375VPb2+/Pb

-0.1263VGeSnPbHCl不反应SnCl2+H2↑Pb+2HCl(稀)=PbCl2+H↑Pb+3HCl(浓)=HPbCl3+H2↑H2SO4Ge+H2SO4(浓)→Ge(SO4)2似左Pb＋H2SO4(浓)＝Pb(HSO4)

+SO2↑+2H2OSn+H2SO4(稀)=SnSO4+H2↑Pb+H2SO4(稀)=PbSO4↓+H2↑HNO3Ge+HNO3(浓)→GeO2·XH2OHNO3(浓)：似左→SnO2·xH2O

-锡酸，不溶于酸、碱Sn+HNO3(很稀)→Sn(NO3)2+NH4NO3Pb+HNO3(稀)→Pb(NO3)2+NOHAc+O2

2Pb+O2=2PbOPbO+2HAc=Pb(Ac)2+H2O

(4)与酸反应CompanyLogo5.锗、锡、铅的氧化物及其水合物

+2氧化态:BA,均很弱(1)均呈两性

+4氧化态:AB,均很弱

(2)PbO2强氧化性：

5PbO2(s)+2Mn2++4H+=5Pb2++2MnO4-+2H2O

棕黑

紫色

6s06s2PbO2(s)+4HCl(浓)=PbCl2+Cl2↑+2H2O(3)PbO2的制备:

Pb(OH)3-+ClO-=PbO2+Cl-+OH-+H2O

CompanyLogo

PbO2(棕黑)强氧化剂能氧化HCl,H2SO4,Mn2+Pb3O4

红色铅丹(2PbO·PbO2)Pb3O4(s)

+HNO3(aq)==Pb(NO3)2(aq)+PbO2(s)

+H2OK2CrO4(aq)

PbCrO4↓沉淀分离出来CompanyLogo(4)二氧化物与碱共熔

GeO2+NaOH=Na2GeO3+H2OSnO2+NaOH=Na2SnO3+H2ONa2[Sn(OH)6]PbO2+NaOH=Na2PbO3+H2ONa2[Pb(OH)6]GeO2+2C+2Cl2=GeCl4+2CO2↑(5)Sn(II)的氢氧化物Sn2++2OH-=Sn(OH)2(白色)Sn(OH)2+OH-=Sn(OH)3-Sn(OH)3-=Sn(OH)62-+Sn

锡酸:(含水的SnO2胶状沉淀)

Sn4+

盐水解，与浓HCl,KOH作用

锡酸:晶体Sn+HNO3=xSnO2·yH2O+4NO2+H2O

不与浓HCl,KOH作用CompanyLogo三、硫化物碱

GeS

红，弱B 还原性 GeS2白AB性

SnS

棕，弱B 还原性 SnS2黄AB增

PbS

黑，弱B 无PbS2(6s2惰性电子对效应)强

酸性增强*GeS和SnS都具还原性，可溶于Na2Sx：

SnS(s)+S22-=SnS32-

棕↓H+H2S↑+SnS2↓SnS(s)+S22-=H2S↑+SnS2↓CompanyLogo[硫化物]：SnSSnS2

PbS

暗棕黄黑两性两性偏酸HClHClSnCl2

+H2SSnS32-

+SNa2S2SnCl6

2-SnS32-HNO3Pb(NO3)2浓HClH2[PbCl4]H2O2PbSO4

S2-CompanyLogo四、卤化物1.概述稳 无CX2 CX4

定 无SiX2 SiX4

性 GeX2 GeX4

增 SnX2 SnX4

加 PbX2 PbF4