Головна

Р-Елементи IV групи

  1. D- і f-Метали III групи
  2. D-Метали I групи
  3. D-Метали II групи
  4. D-Метали IV групи
  5. D-Метали VI групи
  6. D-Метали VII групи
  7. F. Діяльність Делійський групи

У головну підгрупу IV групи входять: вуглець (С), Кремній (Si), Германій (), Олово (Sn) І свинець (Рb).

Загальна електронна формула валентної зони даних елементів має вигляд ns22, А при переході одного електрона з s- на р-підрівень - ns13 (Збуджений стан). Таким чином, елементи даної підгрупи можуть проявляти валентності 2 і 4.

При переході від вуглецю до свинцю радіуси атомів збільшуються, що призводить до посилення металевих властивостей, які проявляються вже у германію.

На прикладі р-елементів IV групи в таблицях 17.1 і 17.2 наведені формули основних класів неорганічних сполук для даних елементів.

З таблиць видно, що дані елементи є аналогами і відповідно утворюють основні класи неорганічних сполук (оксиди, кислоти, підстави і солі) однакового складу. При збільшенні порядкового номера і підвищенні валентності елемента основні властивості слабшають, а кислотні

наростають. У двовалентне стані елементи мають окислювально-відновної подвійністю, а в чотирьохвалентного стані - тільки

окислювальні властивості. На прикладі свинцю наведені назви відповідних з'єднань.

Таблиця 17.1- Формули оксидів і гідроксидів р-елементів IV групи

 оксиди  гідроксиди  
 ступені окислення  ступені окислення
 +2  +4  +2  +4
 кислота  підстава  кислота  підстава    заснування
 СО  СО2  немає  немає Н2СО3  немає  немає
 SiО  SiО2  немає  немає Н2SiО3  немає  немає
 GЕО  GЕО2 Н2GЕО2  Gе (ОН)2 Н2GЕО3  Gе (ОН)4  Gе (ОН)4
 SnО  SnО2 Н2SnО2  Sn (ОН)2 Н2SnО3  Sn (ОН)4  Sn (ОН)4
 РbОоксід свинцю (II)  РbО2оксид свинцю (IV) Н2РbО2свинцюваті кислота  Рb (ОН)2гідроксид свинцю (II) Н2РbО3свинцева кислота  Рb (ОН)4гідроксид свинцю (IV)  Рb (ОН)4
       
 
 Таблиця 17.2 - Формули солей р-елементів IV групи
 ступені окислення
 +2  +4
 немає  немає К 2СО3  немає
 немає  немає К 2SiО3  немає
К2GЕО2  GеSО4 К 2GЕО3  Gе (SО4)2
К 2SnО2  Sn SО4 К 2SnО3  Sn (SО4)2
К2РbО2плюмбіт калію  РbSО4 сульфат свинцю (II) К 2РbО3Плюмбат калію  Рb (SО4)2 сульфат свинцю (IV)

вуглець утворює ряд аллотропних модифікацій, з яких найбільш відомі алмаз і графіт.

Алмаз - найтвердіша речовина, що зустрічається в природі. Причина міцності алмазу полягає в атомній кристалічній решітці. У кристалі алмаза кожен атом вуглецю пов'язаний з чотирма сусідніми атомами вуглецю за допомогою міцних хімічних зв'язків. Незважаючи на твердість, алмаз є крихким речовиною. Чи не проводить електричний струм. При сильному нагріванні без доступу повітря перетворюється в графіт. Штучний алмаз отримують з графіту при тиску приблизно 105 атмосфер і температурі близько 3000 оС.

Графіт - матеріал темно-сірого кольору з металевим блиском. Має шарувату структуру. Зв'язки між окремими шарами порівняно слабкі і легко переміщуються один відносно одного, що робить його хорошим мастильним матеріалом (графітова мастило). Проводить електричний струм.

«Аморфний» вуглець (вугілля), що представляє собою дрібнокристалічний графіт. Завдяки великій активної поверхні має високу адсорбційну здатність.

Вуглець хімічно досить інертний і проявляє хімічну активність лише при високих температурах. При прожаренні в кисні згоряє з утворенням вуглекислого газу (СО2). Використовується в металургії для відновлення металів з руд:

2О3 + 3С = 2Fе + 3СO.

При нестачі кисню вуглець згоряє до оксиду вуглецю (II) - чадний газ. Це безбарвний отруйний газ, при попаданні в організм людини заміщає кисень в молекулі гемоглобіну.

При ультрафіолетовому опроміненні або в присутності каталізатора (активоване вугілля) оксид вуглецю (II) з'єднується з хлором, утворюючи надзвичайно отруйний газ фосген:

СО + С12 = СОС12.

Оксид вуглецю (II) може з'єднуватися з багатьма металами з утворенням карбонилов металів:

Fe + 5СО = Fe (CO)5 - Пентакарбоніл заліза,

Ni + 4СО = Ni (CO)4 - Тетракарбоніл нікелю.

Карбоніли металів отруйні. При високій температурі вони розкладаються з виділенням високочистих металів.

Оксид вуглецю (IV) - легко зріджується під тиском безбарвний газ. Тверда вуглекислота при атмосферному тиску і температурі -78,5 оЗ без плавлення переходить в газоподібний стан (сублімація). СО2 - Ангідрид вугільної кислоти.

Н2СО3 - Слабка, нестійка кислота:

Н2СО3 - Н2Про + СО2^.

Дисоціює за типом слабкого електроліту:

Н2СО3 - Н+ + НСО3-, До1 = 4,5 · 10-7 ,

НСО3- - Н+ + СО32-, До2 = 4,7 · 10-11.

Вугільна кислота утворює: середні солі (карбонати) і кислі (гідрокарбонати). Наприклад: Nа2СО3 і NаНСО3.

Карбонати і гідрокарбонати термічно нестійкі:

СаСОз = СаО + СО2^,

Са (НСО3)2 = СаСО3v + СО2^ + Н2О.

Карбонат натрію (кальцинована сода) - є одним з головних продуктів хімічної промисловості. У водному розчині він гідролізується по реакції

2СО3 > 2Nа+ + СО32-,

СО32- + Н+ОН- - НСО3- + ОН-.

Гідрокарбонат натрію (питна сода) - широко використовується в харчовій промисловості. Внаслідок гідролізу розчин також має лужне середовище

NаНСО3 > Nа+ + НСО3-,

НСО3- + Н+ОН- - Н2СО3 + ОН-.

Кальцинована і питна сода розкладаються під дією кислот:

2СО3 + 2НСl > 2NаСl + СО2^ + Н2О,

2Nа+ + СО32- + 2Н+ + 2Сl- > 2Nа+ + 2Сl- + СО2^ + Н2О,

СО32 + 2Н+ > СО2^ + Н2Про;

NаНСО3 + СН3СООН - СН3СООNа + СО2^ + Н2О,

+ + НСО3- + СН3СООН - СН3СОО- + Nа+ + СО2^ + Н2О,

НСО3- + СН3СООН - СН3СОО- + СО2^ + Н2О.

З'єднання вуглецю з металами або іншими менш електронегативними елементами називаються карбідами. Карбід кальцію при взаємодії з водою розкладається з утворенням ацетилену:

Сас2 + 2НОН = Са (ОН)2 + З2Н2.

Синильна кислота (НСN) і її солі надзвичайно отруйні.

Карбамід (СО (NН2)2) Сечовина - використовується в сільському господарстві як азотне добриво і добавка до корму тварин.

кремній - Один з найбільш поширених в земній корі елементів. У природі кремній зустрічається у вигляді SiО2 - Діоксиду кремнію (кремнезем, пісок, кварц) або у вигляді різних алюмосилікатів, наприклад, каоліну (А12О3· 2SiО2· 2Н2О), що становить основу різних глин.

Чистий кремній - кристалічна речовина зі сталевим блиском. Область застосування - радіоелектроніка (напівпровідникова техніка).

Кремній енергійно взаємодіє з розчинами лугів з утворенням силікатів і виділенням водню:

Si + 2КОН + Н2О = К2SiО3 + 2Н2^.

Оксид кремнію (IV) - кислотний оксид, безпосередньо з водою не взаємодіє. Йому відповідають слабкі малорозчинні у воді кремнієві кислоти. З солей кремнієвих кислот (силікатів) розчинні лише силікати калію і натрію (рідке скло). Діоксид кремнію розчиняється в плавикової кислоті:

SiО2 + 4НF = SiF4^ + 2Н2О.

В ряду Gе-Sn-Рb спостерігається посилення металевих властивостей. Дані елементи проявляють в своїх з'єднаннях ступеня окислення +2 і +4.

При русі в головних підгрупах зверху вниз зростає стійкість більш низького ступеня окислення. Для свинцю більш стійка ступінь окислення +2, тому з'єднання в ступені окислення +4 володіють сильними окисними властивостями:

РbО2 + 4НСl = РbСl4 + 2Н2О,

РbСl4 = РbСl2 + Сl2^.

Як зазначено раніше, дані метали є амфотерними, тобто взаємодіють з кислотами і лугами:

Sn + 4Н24 + 2Н2О = Sn (SО4) 2 + 2SО2^ + 6H2О,

Sn + 2КОН + 2Н2О = К2[Sn (ОН)4] + H2^.

Взаємодія свинцю з розведеними Н24 і НС1 утруднено через утворення на його поверхні малорозчинних РbSО4 і РbС12.

Германій володіє напівпровідниковими властивостями і на цьому грунтується його основне застосування.

Олово дуже пластично і легко прокочується в тонкі листи, звані олов'яної фольгою або станіолем. У харчовій промисловості застосовують лудженими залізо (покрите оловом).

Застосування свинцю різноманітно: пластини акумуляторів, апаратура на сірчанокислотних заводах, боєприпаси і дріб, припій, сплав для підшипників і друкарський сплав (гарт).

Р-Елементи | Р-Елементи V групи


Квантово-механічне опис моделі молекули водню | Основні характеристики хімічного зв'язку | Типи хімічних зв'язків | Склад і будова молекул | Типи кристалічних решіток | Загальна характеристика s-елементів першої та другої груп | Будова молекули води | Фізичні властивості води | Хімічні властивості води | Жорсткість води |

© 2016-2022  um.co.ua - учбові матеріали та реферати