碳与硅的价电子层结构为ns2np2，价电子数目与价电子轨道数相等，它们被称为等电子原子。硼的价电子层结构为2s2p1，价电子数少于价电子轨道数，所以它是缺电子原子。这些元素的电负性大，要失去价电子层上的1～2个p电子成为正离子是困难的，它们倾向于将s电子激发到p轨道而形成较多的共价键，所以碳和硅的常见氧化态为＋Ⅳ，硼为＋Ⅲ。

       碳和硅可以用sp、sp2和sp3杂化轨道形成1到4个σ键，但Si的sp和sp2态不稳定。碳的原子半径小，还能形成p－pπ键，所以碳能形成多重键（双键或叁键）。硼用sp2或sp3杂化轨道成键时，除了能形成一般的σ键以外，还能形成多中心键。例如3个原子用2个电子所成的键就叫做三中心两电子键。

       键能可以反映原子与原子结合的牢固程度，因而我们常根据键能，对一种元素倾向于与哪些元素生成化合物，以及这化合物是否稳定，作出大致的估计。表14－2为一些有关单键的键能。

       碳、硅、硼都有自相结合成链的特性。从表14－2中的数据可知C—C键的强度比Si—Si或B—B都大，所以碳自相结合成链的能力最强，这些元素与氢形成的键比它们各自结合的键更牢，因而它们都有一系列的氢化物，如有机化学中的烃类以及硅烷、硼烷等。

表14－2  一些单键键能的平均值*／（kJ·mol-1）

    * 以上数据，除（a）录自《无机化学》编写组编《无机化学》（1978），（b）录自Cottrell，《The Strengths of Chemical Bonds》，p280以外，其它的均取自Huheey，《Inorganic Chemistry》2nd．Edn．p 842－848．

       如果将硅或硼的氢化物燃烧或与水反应，它们都会转变成硅与硼的氧化物。这说明Si—O键及B—O键更牢。在自然界中硅、硼也确实是以含氧化合物的形式存在，而且它们的许多非氧化合物容易转变为氧化物或含氧化合物。所以硅和硼都是亲氧元素。从键能还可以知道它们和氟形成的化合物也是很稳定的。

       这三种元素都有同素异性体，它们的单质晶体几乎都属于原子晶体，所以熔点、沸点高；除石墨外，硬度也大（参见表14－3）。

表14－3  碳、硅、硼单质的熔点、沸点和硬度