硼 碳族 B O R O N & C A R B O N

1. 硼 碳族BORON & CARBON

2. 概述 • 金属性：总的变化规律是由上而下逐渐增强 从硼族、碳族元素的一些特性： ◇ 不规则变化的 13 族金属的熔点元素 Al Ga In Tl 镓的反常熔点与其存在Ga2有关m.p./℃ 660 30 157 303

3. 概述 4s1-3 4s2 5s2 6s2 低氧化态相对稳定性增大 惰性电子对稳定性增大 Ga Ge As In Sn Sb Tl Pb Bi 5s1-3 6s1-3 • 氧化态：IIIA、IVA元素都可达到各自的族氧化态，但出现惰性电子对效应(inert-pair effect)，即： 原子序数大的 p区元素高氧化态不稳定，在第六周期中表现的非常明显。

4. 概述 • 氢化物类型：由 Lewis结构式中价电子数与形成的化学键数之间的关系，IIIA、IVA 分子型二元氢化物为： 缺电子(13 族) (electron-deficient) 氢化物 B2H6 足电子(14 族) (electron-precise) 氢化物 CH4

5. 概述 第 14/Ⅳ 族元素和某些第 Ⅲ—Ⅴ 族化合物的禁带（25℃） 材料 E/eV 材料 E/eV C(金刚石) 5.47 BN 7.5(近似值) SiC 3.00 BP 2.0 Si 1.12 GaN 3.36 Ge 0.66 GaP 2.26 Sn 0 GaAs 1.42 InAs 0.36 • 半导体性质：周期表中 7 种半导体元素 B，Si，Ge，As，Sb，Se和 Te全在 p 区。注：判断一种物质是否属于半导体，用作判据的只能是禁带的宽度 • 成簇能力：不少元素具有较强的成簇能力，如由B原子构成簇骨架的硼烷和由 B，C原子构成簇骨架的硼碳烷。

6. 概述 • 同样有着 12 个电子的 BN 单元可以起到 C=C 单元类似的作用： C6H6 (有机苯) B3N3H6 (无机苯) • 立方氮化硼与金刚石，类似的结构导致了类似的性质。它硬度接近金刚石，也是一种有效的磨料，特别是用于不适宜用金刚石磨料的场合 • 石墨和六方氮化硼均为层状结构，均具有油腻感并用作润滑剂，但石墨是电的良导体而后者是绝缘体 • 有代表意义的等电子物种及其相关性： 金刚石 立方氮化硼 六方氮化硼 石 墨

7. 天然资源 第13/III ，第14/IV族一些元素的重要矿物 元素 重要矿物 较陌生的制备方法 硼铝碳硅锗锡铅 硼砂 Na2B4O7·10H2O 铝土矿Al2O3·xH2O 煤、烃类化合物、石墨 石英砂 SiO2 散在于锌矿 锡石 SnO2 方铅矿 PbS 热解法制备碳 GeO2 + 2 H2 Ge + 2 H2O C 是生物体的重要元素，Si、O 形成的化合物构成地壳岩石圈的主体，C 与 O、H 形成的化合物构成生物圈的主体。C 以单质存在，其余大多以矿物形式存在，甚或是 “稀散元素”。

8. 单质的提取和用途 金属铝电解池 金属铝的生产车间 • 铝(Aluminum)：最重要的有色金属。全世界每年生产在 1.5×107 吨以上。铝土矿储量约 2.3×1010 吨. • 2 Al2O3 4 Al + 3 O2 • (阴极) (阳极)

9. 硼 (Boron) 单质硼有多种同素异形体，基本结构单元为B12二十面体。 二十面体连接的方式不同导致至少 三种晶体。图为 a-菱形硼中 B12 二十面体透视图。

10.  2 B + 6 H2O 2 B(OH)3 + 3 H2 B + 3 HNO3H3BO3 + 3 NO2 2 B + 2 OH-+ 2 H2O 2 BO2 - + 3 H2 单质硼的性质 无定形硼比较活泼，室 温下与 F2 反应，与Cl2，Br2，O2，S 等反应需加热，高温下与 C，N2 反应生成碳化物和氮化物，以下几 个反应较重要： (1)共价性——以形成共价化合物为特征； (2)缺电子——除了作为电子对受体易与电子对供体形成配键以外，还有形成多中心键的特征；（硼的化学性质主要表现在其缺电子性上） (3)多面体习性——晶态硼和许多硼的化合物为多面体或多面体的碎片而成笼状或巢状等结构。

11. 制备方法 • 酸法：Mg2B2O5·H2O(硼镁矿) + 2H2SO4 2 H3BO3 + 2 MgSO4 虽一步可得到 H3BO3，但需耐酸设备等苛刻条件. • 碱法：Mg2B2O5·H2O + 2 NaOH 2 NaBO2 + 2 Mg(OH)2 • (浓) ↓ • 浓的水溶液 • ↓通CO2调碱度 4 NaBO2 + CO2 + 10 H2O 2 Na2B4O7·10H2O + NaCO3 硼砂 ↓ 溶于水，用H2SO4调酸度 Na2B4O7 + H2SO4 + 5 H2O 4 H3BO3+ Na2SO4 溶解度小 ↓脱水 2 H3BO3 B2O3 + 3H2O ↓Mg B2O3 + 3 Mg 3 MgO + 2 B (粗硼)  分酸法和碱法两种

12. 制备方法 • 粗硼含金属氧化物、硼化物及未反应完的 B2O3 • ↓用 HCl, NaOH, HF (l) 处理 • 纯硼 ( 95 % ~ 98 % ) • ↓I2 • BI3 • ↓钽丝（1000~1300K） • 2BI3 2B + 3I2 • （>99.95%) • 电解 B2O3 在 KBF4 中的融体可得晶态硼。  用途：无定形硼可用于生产硼钢。硼钢主要用于制造喷气发动机和核反应堆的控制棒。前一种用途基于其优良的抗冲击性，后一种用途基于硼吸收中子的能力

13. 问题 思考：B2O3＋ 2Al ＝ Al2O3＋ 2B G ＝ -784.6kJ 为什么不用铝来还原制备B？ • Al2O3难溶于酸； • 有黑色的 AlB12 杂质生成。

14. 硼酸 OH HO—CH2 O—CH2 HO—B + HO—CH O B C(OH)H + H3O+ + H2O OH HO—CH2 O—CH2 硼酸少见的固体酸.不像分子式 B(OH)3 所暗示的那样，H3BO3 在水中是一元酸。 其质子转移平衡与B原子的缺电子性质密切相关： B(OH)3(aq) + 2 H2O(l) H3O+(aq) + [B(OH)4]-(aq) 值表明 H3BO3 的酸性极弱，不能直接用 NaOH 滴定。多基化合物（如甘露醇、甘油等）与 H3BO3 反应生成稳定的配合物并使显示强酸性，从而使滴定法可用于测定硼含量：

15. 硼酸 浓 H2SO4 存在下 H3BO3 与甲醇或乙醇反应生成挥发性硼酸酯硼酸酯燃烧时发出的绿色火焰用来鉴定硼酸根的存在。 3 C2H5OH + H3BO3B(OC2H5)3+ 3 H2O

16. 硼酸 硼酸晶体的片层结构 H3BO3 在冷水中溶解度很小，在热水中却是易溶的。这意味着：一是可通过水溶液中重结晶的方法提纯；二是说明它含有氢键。

17. 问题 1、H3BO3 是几元酸？ 2、H3BO3 为什么在冷水中溶解度小，在热水中却是易溶的？

18. 氧化物 无定形B2O3蒸气分子 B2O3主要显酸性，有时又像碱性氧化物： B2O3 + CoO Co(BO2)2 B2O3 + P2O5 2BPO2 B2O3溶于水生成硼酸，在热水蒸气中生成可挥发的偏硼酸： B2O3 + 3H2O H3BO3 B2O3 + 3H2O(水蒸气) 2HBO2 硼的氧化物：B 与 O2 反应或 H3BO3 加热脱水得到。加热脱水红热时得玻璃态 B2O3 ，减压历时二周加热到 670 K 得晶体状 B2O3。1273 K 以上得蒸气

19. 硼酸盐 • 结构 硼酸盐：全世界硼酸钠盐的年耗量约占总硼消耗量的 80 %. 其中一半以上用于玻璃 、陶瓷和搪瓷工业 ，其他应用领域包括洗涤剂组分 (过硼酸盐）、微量元素肥料、加入防冻剂中做抗腐蚀剂、金属的焊剂和纤维素材质的阻燃剂。 硼砂：Na2B4O7·10H2O，实际上结构为 Na2B4O5(OH)4 ·8H2O

20. 硼酸盐 [B4O5(OH)4]2- + 5 H2O 4 H3BO3 + 2 OH－ 构成缓冲溶液 pH = 9.24 (20℃) • 性质：① 易溶于水，水解呈碱性 ② 与酸反应制 H3BO3 Na2B4O7 + H2SO4 + 5H2O → 4 H3BO3 + Na2SO4 ③ 脱水 风化脱水 → Na2B4O7体积膨胀 受热脱水 → 硼砂玻璃 Na2B4O7 + CoO → Co(BO2)3 · 2NaBO2 (蓝色) Na2B4O7 + NiO → Ni(BO2)3 · 2NaBO2 (棕色) • 制备：工业上通过酸法或碱法将钙和镁的硼酸盐转化 • 用途：在实验室用做标定标准酸溶液的基准物 Na2B4O7 · 10H2O + 2 HCl == 4 H3BO3 + 2 NaCl + 5 H2O

21. 硼的卤化物 BF3 BCl3 BBr3 （1）性质 卤化物 BF3 BCl3 BBr3 BI3 – 1112 – 339 – 232 21 熔点/℃ –127 – 107 – 46 49 沸点/℃ – 100 12 91 210 B 为 sp2 杂化态 • 最后一栏指 25℃时 BX3气态的生成自由能; • 表中性质的这种变化趋势与分子间色散力的变化趋势相一致 ; • BX3气、固、液态都不形成二聚体；

22. 硼的卤化物 • 酸性： • 强的 Lewis 酸 BF3 (2)制备：除 BI3 外的 BX3 均可由卤素与 B 直接反应制得. B2O3(s) + 3 CaF2(s) + 6 H2SO4(l) = 2 BF3(g) + 3 [H3O]+[HSO4]-(soln) + CaSO4(s) 2 B + 6 HCl === 2 BCl + 3 H2O B2O3 + 3 Cl2 + 3 C === 2 BCl3 + 3 CO

23. 硼的卤化物 (3)用途：有机反应重要催化剂 制备化学中的重要性 一类是与路易斯碱形成酸碱的反应，例如： BF3(g) + NH3(g) = F3B—NH3(s) 所有 BX3 都能发生这类反应，用做碱的除 NR3外还可以是 SR2 和PR3。 另一类是 BCl3, BBr3和 BI3与温和的质子试剂（如 ，H2O ，醇，甚至胺）之间的质子迁移反应，例如： 水解：BX3 + 3H2O → H3BO3 + 3HX (X=Cl, Br, I) 4BF3 + 3H2O → H3BO3 + 3H[BF4]

24. 问题 判断下列反应的产物并写出化学方程式： • BF3与过量 NaF 在酸性水溶液中的反应； • BCl3与过量 NaCl在酸性水溶液中的反应； • BBr3与过量 NH(CH3)2 在烃类溶剂中的反应。 • BF3是硬 Lewis 酸，对 F－（硬的中强碱）具有较高的亲和力，反应形成配合物： • BF3(g) + F-(aq) [BF4]－(aq) ，过量的F－ 和酸是为了防止 pH 过高而水解，例如形成 [BF3OH]－ • 2. 发生水解，而不是与 Cl－配位： • BCl3(g)+ 3 H2O(l) → H3BO3 (aq) + 3 HCl(aq) • 3. BBr3 发生质子转移形成 B—N 键： • BBr3(g) + 3 NH(CH3)2 B(N(CH3)2)3 + 3 HBr(g)

25. 硼的氢化物——硼烷 美国物理化学家 Lipscomb W关于硼烷和碳硼烷的研究获1976年诺贝尔化学奖 (1) 分类：按组成可分为 BnHn+4和 BnHn+6 两类 (2) 结构：B：利用 sp3 杂化轨道，与氢形成三中心两电子键（氢桥）

26. 问题 为什么硼的最简单氢化物是 B2H6 而不是 BH3 ？但硼的卤化物能以BX3形式存在？ 如果 BH3 分子存在的话，则其结构为 B 有一空 2p轨道没有参与成键，若该轨道参与成键，将会使体系能量进一步降低，故从能量来说 BH3 是不稳定体系。 B2H6 中由于所有的价轨道都用来成键，分子的总键能比两个 BH3 的总键能大，故 B2H6 比 BH3 稳定（二聚体的稳定常数为106）。 BX 中 B 以 sp2 杂化，每个杂化轨道与X 形成 键后，垂直于分子平面 B 有一个空的 p轨道，3 个 F 原子各有一个充满电子的 p轨道，它们互相平行，形成了p46 大 p 键，使 BX3 获得额外的稳定性。但 BH 中 H 原子没有像 F 原子那样的p轨道，故不能生成大 p 键 。

27. 硼烷的性质 含硼化合物燃烧 自燃 B2H6(g) + 3 O2(g) → B2O3(s) + 3 H2O(g) 高能燃料，剧毒 火焰呈现绿色 被氯氯化 B2H6(g) + 6 Cl2(g) →2 BCl3(l) + 6 HCl DrHm= －1376 kJ·mol-1 水解 B2H6(g) + 3 H2O(l) →2 H3BO3(s) + 6 H2(g) 水下火箭燃料 加合反应 B2H6 + CO →2 [H3B←CO] B2H6 + 2 NH3 → [BH2·(NH3)2]+ + [BH4]- 2 LiH + B2H6 → 2 LiBH4 2 NaH + B2H6 →2 NaBH4

28. 硼烷的性质 (4) 制备：不能由 B 和 H2直接化合制得： • 质子置换法：BMn + 3 H+ → B2H6 + 3 HCl • 氢化法： BCl3 + 3 H2→ B2H6 + 3 HCl • 氢负离子置换法： 3 LiAlH4 + 4 BF3 → 2 B2H6 + 3 LiF + 3 AlF3 • 3 NaBH4 + 4 BF3 → 2 B2H6 + 3 NaBF4 乙醚 乙醚

29. 硼氢簇 硼氢化合物的分类 骨架电子对数 n+1 n+2 n+3 分子结构类型 闭合式 巢 式 蛛（网）式 通 式 [BnHn]2- BnHn+4 BnHn+6 实 例 [B5H5]2-，[B12H12]2- B5H9，B6H10 B4H10，B5H11 (1) 硼氢化合物的分类

30. 实例 巢式和蛛式分别相当于闭合式削去 1 个和 2 个顶角；就化学性质而言，闭合式最稳定，蛛式最不稳定而巢式的稳定性居中；上图只表示3个化合物的结构关系，并不表示其化学转化方式。

31. 铝(Aluminum) (1) 氧化铝(Al2O3) 和氢氧化铝[Al(OH)3] a-Al2O3g -Al2O3 低温、快速加热 铝是相当活泼的金属，在适当条件下可 O2、卤素、S 、N2、 P、 C 等以及与水、酸和碱反应。铝与氧的亲和力很高： 2 Al(s) + 3/2 O2(g) = Al2O3(s), = -1676 kJ• mol-1 用于冶金工业，如钢水中除氧、作还原剂制备金属 刚玉，硬度大，不溶于水、酸、碱 活性氧化铝，可溶于酸、碱，可作为催化剂载体， 有些氧化铝晶体透明，因含有杂质而虽现鲜明颜色。 红宝石(Cr3+) 蓝宝石(Fe3+,Cr3+) 黄玉/黄晶(Fe3+)

32. 铝的氯化物 • 用干法合成AlCl3 2Al+ 3Cl2 (g)  2AlCl3 2Al+ 6HCl (g)  2AlCl3 + 3H2 (g) Al2O3 + 3C + 3Cl2 2AlCl3 + 3CO AlF3 AlCl3 AlBr3 AlI3 离子键 共价键 共价分子：熔点低，易挥发，易溶于有机溶剂. 易形成双聚物 水解激烈：AlCl3 + 3 H2O  Al(OH)3 + 3HCl Al2Cl6 潮湿空气中的 AlCl3 • 路易斯酸性：以氧为给予原子时 BCl3 >AlCl3 >GaCl3 • 以硫为给予原子时GaX3 >AlX3 >BX3 (X=Cl, Br) • 这符合软、硬酸碱结合规律的。

33. Ga In Tl • Ga－Tl ＋3氧化态稳定性降低，＋1氧化态稳定性增加 • 无TlBr3 TlI3 • Tl＋性质与Ag＋类似，能与卤素离子形成沉淀（不溶于氨水）

34. 碳(Carbon) 碳的三种同素异形体的性质 C60 近似球面 116(平均) Sp2.28 1.678 139.1(6/6); 145.5(6/5) 金刚石 四面体 109.5 Sp3 3.514 154.4 性 质 C原子构型 C-C-C键角/(°) 杂化轨道形式 密度/g·cm-3 C-C键长/pm 石 墨 三角形平面 120 Sp2 2.266 141.8 富勒烯C60 ，笼状结构酷似足球，相当于一个由二十面体截顶而得的三十二面体。32个面中包括12个五边形面和20个六边形面，每个五边形均与5个六边形共边，而六边形则将12个五边形彼此隔开。与石墨相似， C60 分子中每个 C 原子与周围三个 C 原子形成 3 个σ键，剩余的轨道和电子共同组成离域 π键，可简单地将其表示为每个C原子与周围3个C原子形成2个单键和1个双键。 (1) 同素异形体

35. 碳(Carbon) K3C60 K+C8- • 化学性质：金刚石极稳定。石墨比较稳定，都能形成类似 K+C8- 类化合物。 C60 室温下为分子晶体（面心立方结构），能隙为 1.5 eV，即固体 C60 为半导体。 C60 的活泼性与分子中存在双键有关。纯石墨作电极，在 Ne 中放电，电弧中产生的碳烟沉积在水冷反应器的内壁上， 这种碳烟中存在着 C60、C70 等碳原子簇。

36. 碳的单质

37. 金刚石的合成 5×106 Pa ~ 10×106 Pa ，1500 ~ 2500 ℃ 1.5分钟，FeS（熔剂，催化剂） DGmq= 2.866 kJ · mol -1 微波（频率 2.45×106 s-1，功率 400 W） • CH4 • H2 C 混合气 33.7 kPa, < 1273 K 700℃ CCl4(l) + Na(s) 非晶碳的金刚石 Ni-Co-Mn合金催化剂 • 高温、高压、催化剂合成～1950 ～1980 • 溶剂热法 ～1990

38. 低结晶度碳 碳-碳复合材料（隐形飞机） 建议的碳黑的结构 • 炭黑（年产超过 8×106 t ，94 % 用于橡胶制品的填料） • 活性炭（高比表面积：400 ~2500 m2 · g-1) • 碳纤维（每架波音-767飞机需用 1 t 碳纤维材料）

39. 球碳 C80 1985年9月初美国Rice大学Smalley、Koroto和Curl在氦气流里用激光气化石墨，发现了像足球一样的碳分子— C60，球碳可与氢发生加成反应

40. 管碳 1991年日本Sumio Iijima用电弧放电法制备C60得到的碳炱中发现管状的碳管碳的壁为类石墨二维结构，基本上由六元并环构成，按管壁上的碳碳键与管轴的几何关系可分为“扶手椅管”、“锯齿状管”和“螺管”三大类，按管口是否封闭可分为“封口管”和“开口管”，按管壁层数可分为单层管（SWNT）和多层管（MWNT）。管碳的长度通常只达到纳米级。

41. CO & CO2 CO CO2 • 制备： 工 业 CH4 + H2O CO + 3H2 C + H2O CO + H2 650～1000℃, 10×105 Pa NiO催化 （水蒸气转化法） 925～1375℃ 1×105 Pa～30×105 Pa （水煤气反应法） 实验室 △，浓硫酸 HCOOH CO + H2O H2C2O4 CO + CO2 + H2O △, 浓硫酸

42. CO的重要性质 可燃性2 CO + O2 = 2 CO2 , DrHm = －596 kJ ·mol-1 还原性3 Fe2O3 + CO = 2 Fe3O4 + CO2 Fe3O4 + CO = 3 FeO+ CO2 FeO + CO = Fe + CO2 PdCl2(aq) + CO(g) + H2O = CO2(g) + Pd(s) + 2 HCl(aq) 加合性与其路易斯酸碱性有关。一个 难得的实例是 CO 在高压下与 B2H6 形成稳定配合物 。 常温下反应，可以用以检出微量 CO：

43. CO的重要性质 在工业气体分析中常用亚铜盐的氨水溶液或盐酸溶液来吸收混合气体中的CO，生成CuCl·CO·2H2O，这种溶液经过处理放出CO，然后重新使用，与合成氨工业中用铜洗液吸收CO为同一道理。 Cu(NH3)2CH3COO+CO+NH3==Cu(NH3)3·CO·CH3COO 　　　 醋酸二氨合铜(I)　　　　醋酸羰基三氨合铜(I) CO显非常微弱的酸性，在473K及1.01×103kPa压力下能与粉末状的NaOH反应生成甲酸钠： NaOH+CO===HCOONa 因此也可以把CO看作是甲酸HCOOH的酸酐。甲酸在浓硫酸作用下脱水可以得到CO。 可形成羰基化合物

44. CO的毒性 血红蛋白的示意结构 • CO的毒性是因为它与血红蛋白中 Fe(Ⅱ) 原子的结合力比 O2 高出 300倍。阻止了血红蛋白对身体细胞氧气的运输 。

45. CO2 OH- H+ OH- H+ CO2(aq) HCO3－(aq) CO32－(aq) pH: 2～3 8～9 11～12 溶洞 • CO2 不具有 CO 表现的可燃性和还原性，加合性也不明显 。CO2 无毒，能用于制造各种碳酸饮料（饱和水溶液中溶解的 CO2 仅有 1% 转化为 H2CO3)： CO2 与 NH3 反应生成的 (NH4)2CO3可以用来制造CO(NH2)2 。 固体 CO2 称“干冰”，是一种方便的制冷剂 。 CO2在特定条件下可形成原子晶体

46. 碳酸盐 在金属盐类(除碱金属和NH4+及Tl盐)溶液中加可溶性碳酸盐，产物可能是碳酸盐、碱式碳酸盐或氢氧化物。 生成产物的类型取决于反应物、生成物的性质和反应条件。如果金属离子不水解，将得到碳酸盐。如果金属离子的水解性极强，其氢氧化物的溶度积又小，如Al3+、Cr3+和Fe3+等，将得到氢氧化物。 2Al3++3CO32-+3H2O＝2Al(OH)3↓+3CO2↑(此反应用于灭火器) 金属离子如Cu2+、Zn2+、Pb2+和Mg2+等，其氢氧化物和碳酸盐的溶解度相差不多，则可能得到碱式盐。 2Cu2++2CO32-+H2O＝Cu2(OH)2CO3↓+CO2↑

47. 温室效应(Greenhouse Effect) 太阳的紫外线和可见光 红外辐射被 CO2，N2O，CH4等吸收 反射回太空 地球 温室效应，是由 CO2 及N2O、CH4、氯氟烃等在大气中含量的上升造成的。随着工业化的进程， CO2 增加的速度大于渗入海洋深处与Ca2+结合成 CaCO3 沉淀的速度。太阳的可见光和紫外光穿过大气层射至地球表面，在地球表面产生的红外辐射却被这类多原子分子吸收而无法迅速逸散到外层空间去，使到地球变暖。但是，要确定地球是否变暖并非易事，长期和短期的气候变化可能掩盖了温室效应产生的结果。另外，现在的问题是地球是否在变暖？

48. 与硫、氮和卤素形成的化合物 CCl4 CF4 CBr4 CI4 四卤化碳的某些性质 性 质 CF4 CCl4 CBr4 CI4 熔点/℃ 沸点/ ℃ △fGm/KJ﹒mol-1 –187 –128 –879(g) – 23 77 – 65.2(l) 90 190 +47.5(s) 171(分解) ≈130(升华) ﹥0 CS 只能瞬间存在，CS2 是吸能化合物 (DfGmq = 65 kJ ·mol-1)，易燃，是优良的溶剂。 CN-是强的B碱（ pKaq = 9.4 ），其毒性在于与细胞色素 C 中的 Fe 结合而阻塞了能量的转移。 CX4 都能水解 (纳米材料制备中提供碳源 CS2提供硫源) CX4 (g 或 l ) + 2 H2O (l) === CO2 (g) + 4 HX (aq)

49. 碳化物 碳与比它电负性低的元素形成的二元化合物 。金属和准金属元素形成的碳化物大体可分为三类：盐型、金属、类金属碳化物。

50. 碳化物 K+C8- CaC2（类似型NaCl） • 似盐型碳化物：第1、第2族元素以及元素A1形成的离子型固体化合物。又可细分为： • 由第1族金属形成的石墨嵌入化合物，如 KC8等 • 甲烷型碳化物，如Be2C, 碳原子形式上的 C4-离子 • 二碳化物，如 CaC2，包括碱金属、碱土金属和镧系元 素在内的许多元素都能形成二碳化物，又叫乙炔化物，其 中的 C22- 相当于乙炔中的 [C C]2- 离子，该离子是[C C]2- 和 N N 的等电子体 。