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       碳與硅的價(jià)電子層結(jié)構(gòu)為ns2np2，價(jià)電子數(shù)目與價(jià)電子軌道數(shù)相等，它們被稱為等電子原子。硼的價(jià)電子層結(jié)構(gòu)為2s2p1，價(jià)電子數(shù)少于價(jià)電子軌道數(shù)，所以它是缺電子原子。這些元素的電負(fù)性大，要失去價(jià)電子層上的1～2個(gè)p電子成為正離子是困難的，它們傾向于將s電子激發(fā)到p軌道而形成較多的共價(jià)鍵，所以碳和硅的常見氧化態(tài)為＋Ⅳ，硼為＋Ⅲ。

       碳和硅可以用sp、sp2和sp3雜化軌道形成1到4個(gè)σ鍵，但Si的sp和sp2態(tài)不穩(wěn)定。碳的原子半徑小，還能形成p－pπ鍵，所以碳能形成多重鍵（雙鍵或叁鍵）。硼用sp2或sp3雜化軌道成鍵時(shí)，除了能形成一般的σ鍵以外，還能形成多中心鍵。例如3個(gè)原子用2個(gè)電子所成的鍵就叫做三中心兩電子鍵。

       鍵能可以反映原子與原子結(jié)合的牢固程度，因而我們常根據(jù)鍵能，對一種元素傾向于與哪些元素生成化合物，以及這化合物是否穩(wěn)定，作出大致的估計(jì)。表14－2為一些有關(guān)單鍵的鍵能。

       碳、硅、硼都有自相結(jié)合成鏈的特性。從表14－2中的數(shù)據(jù)可知C—C鍵的強(qiáng)度比Si—Si或B—B都大，所以碳自相結(jié)合成鏈的能力最強(qiáng)，這些元素與氫形成的鍵比它們各自結(jié)合的鍵更牢，因而它們都有一系列的氫化物，如有機(jī)化學(xué)中的烴類以及硅烷、硼烷等。

表14－2  一些單鍵鍵能的平均值*／（kJ·mol-1）

    * 以上數(shù)據(jù)，除（a）錄自《無機(jī)化學(xué)》編寫組編《無機(jī)化學(xué)》（1978），（b）錄自Cottrell，《The Strengths of Chemical Bonds》，p280以外，其它的均取自Huheey，《Inorganic Chemistry》2nd．Edn．p 842－848．

       如果將硅或硼的氫化物燃燒或與水反應(yīng)，它們都會(huì)轉(zhuǎn)變成硅與硼的氧化物。這說明Si—O鍵及B—O鍵更牢。在自然界中硅、硼也確實(shí)是以含氧化合物的形式存在，而且它們的許多非氧化合物容易轉(zhuǎn)變?yōu)檠趸锘蚝趸衔铩Ｋ怨韬团鸲际怯H氧元素。從鍵能還可以知道它們和氟形成的化合物也是很穩(wěn)定的。

       這三種元素都有同素異性體，它們的單質(zhì)晶體幾乎都屬于原子晶體，所以熔點(diǎn)、沸點(diǎn)高；除石墨外，硬度也大（參見表14－3）。

表14－3  碳、硅、硼單質(zhì)的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)和硬度