表 4-3 碳、硅、硼自相成键的键能数据

元素

C-C (金刚石)

Si-Si

B-B

键能

348kJ ·

mol-1

226kJ
  • mo -1

l

335kJ ·

mo -1

l

由表 4—3 可见,键能 C—C>B—B>Si-Si,然而它们原子半径逐渐变小的趋势是 Si>B>C。

与氢形成的键比它们各自结合的键更牢固,所以它们有一系列的氢化物。

硅和硼都是亲氧元素。因此它们在自然界成矿都是以含氧化合物的形式存在如石英矿(石英、鳞石英和方石英三种变体。)长石 K2O·Al2O3·6SiO2, 云母 KAl2(AlSi3O10)(OH)2 和硼镁矿 Mg2B2O5·H2O 或 2MgO·B2O3·H2O, 以及硼砂 Na2[B4O5(OH)4]·8H2O 或 Na2O·2B2O3·10H2O。天然硅酸盐多达一千多种。总之,它们扮演着地球上矿物界的主角。外星球跌落到地球的陨石,甚至月球上的岩石,经测定它们的主要成分也是硅酸盐。

碳、硅和硼的单质在结构上具有某种相似性。碳有金刚石和石墨两种同素异形体,晶体硅的结构与金刚石相同,晶体硼(R—12 硼)的结构与石墨相似,碳、硅、硼的无定形态(微晶)都比晶态的化学性质来得活泼,因此, 对于它们的化学性质主要讨论无定形态的化学性质。