14族元素在周期表中的位置
硼族 ←    → 氮族
IUPAC族编号14
以元素的命名碳族元素
CAS族编号
(US, pattern A-B-A)
IVA
旧IUPAC族编号
(Europe, pattern A-B)
IVB

↓ 周期
2碳 (C)
6 非金属
3硅 (Si)
14 类金属
4锗 (Ge)
32 类金属
5锡 (Sn)
50 贫金属
6铅 (Pb)
82 贫金属
7???? (Fl)
114 贫金属

图例
原始核素英语primordial element
放射性元素
原子序颜色:

固体液体气体

碳族元素是指元素周期表上第14族(ⅣA族)的元素,位于硼族元素和氮族元素之间。碳族元素包含碳(C)、硅(Si)、锗(Ge)、锡(Sn)、铅(Pb)、????(Fl),其中碳为典型的非金属元素,硅和锗为类金属,其余元素则为贫金属。此外????为人造元素,具极高的放射性。

本族元素在化合物中一般可以呈现+4,+2等化合价,它们的原子最外层都有4个电子,离子的最高正价都是+4价。

物理性质

元素
名称 

元素
符号

原子半径
(nm)

主要化合价

状态
(标况)

单质密度
(克/立方厘米)

单质熔点
(℃)

单质沸点
(℃)

C0.077-4,-3,-2,-1,0,+1,+2,+3,+4固体3.51(金刚石)
2.25(石墨)
35504827
Si0.1170,+2,+4固体2.3314102355
Ge0.1220,+2,+4固体5.35937.42830
Sn0.1410,+2,+4固体7.28231.92260
Pb0.1750,+2,+4固体11.34327.51740
????Fl0.160(推测)0,+2,+4(推测)气体(推测)14(推测)不详−60(推测)

碳族元素的熔点和沸点随着原子量增加而减少。碳在3825 °C时升华。

碳族元素的密度及原子半径随着原子量增加而增加。

碳的晶体结构是六方晶系,在高温和高压下形成金刚石。硅和锗的晶体结构亦为钻石结构。锡在低温下(13.2 °C 以下)是钻石结构,室温下则是四方晶系。铅的晶体结构是立方晶系。

化学性质

碳可以跟浓硫酸、硝酸反应,被氧化成二氧化碳。不与盐酸作用。

硅不跟盐酸、硫酸、硝酸作用[来源请求],只与氢氟酸反应。

锗不和稀盐酸、稀硫酸反应,但能被浓硫酸、浓硝酸氧化。

锡和稀盐酸、稀硫酸反应,生成低价锡(Ⅱ)的化合物;跟浓H2SO4、浓HNO3反应生成高价锡(Ⅳ)的化合物。

铅跟盐酸、硫酸、硝酸都能反应被氧化成亚铅离子。

碳族元素中跟碱溶液反应的有硅和锡,它们既表现出金属性又表现出非金属性。碳族元素在加热时都能跟氧反应,被氧化成二氧化碳、二氧化硅和氧化亚铅等。碳族元素跟硫、氯共热生成相应的高价氯化物和硫化物,铅则生成铅(Ⅱ)化合物。碳、硅跟金属共热生成碳化物和硅化物,锡、铅与金属形成合金。碳族元素都不能直接与氢化合,其氢化物是间接制得的。

化合物

碳可和氢等元素形成极多种有机化合物。碳亦可以所有卤素反应形成四卤化物。碳可形成三种氧化物:一氧化碳、二氧化三碳(C3O2)以及二氧化碳。碳也会形成二硫化物和二硒化物。

硅可形成两种氢化物:甲硅烷(SiH4)和乙硅烷(Si2H6)。硅和氟、氯、碘形成四卤化物。硅也形成二氧化硅和二硫化硅。

锗可形成两种氢化物:甲锗烷(GeH4)和乙锗烷(Ge2H6)。锗和除了砈之外的所有卤素形成四卤化物,以及和除了溴和砈之外的所有卤素形成二卤化物。锗和除了钋之外的所有氧族元素形成二氧化物、二硫化物、二硒化物。

锡可形成两种氢化物:甲锡烷(SnH4)和乙锡烷(Sn2H6)。锡和除了砈之外的所有卤素形成四卤化物和二卤化物。

铅可形成一种氢化物,即铅烷(PbH4)。铅和氟、氯形成四卤化物及二卤化物,也可形成四溴化铅和二点化铅,但不稳定。铅形成四中氧化物、一中硫化物、一中硒化物、及一种碲化物。

目前没有已知的????化合物。理论上????的化学特性应与铅相近,能形成FlO、FlF2、FlCl2、FlBr2和FlI2。如果其高价态(Ⅳ)能够进行化学反应,它将只能形成FlO2和FlF4。它也有可能形成混合氧化物Fl3O4,类似于Pb3O4。而一些研究指出????的化学特性可能和惰性气体氡更接近。

左方一族:碳族元素
第14族
右方一族:
硼族元素氮族元素
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