СТРОЕНИЕ ВЕЩЕСТВА IV ГРУППА ЭЛЕМЕНТОВ. ГЛАВНАЯ ПОДГРУППА. УГЛЕРОД,
КРЕМНИЙИ ИХ СОЕДИНЕНИЯ Общая характеристика четвертой группы
главной подгруппы:
- а) свойства элементов с точки зрения строения атома;
- б) степени окисления;
- в) свойства оксидов;
- г) свойства гидроксидов;
- д) водородные соединения.
а) Углерод (С), кремний (Si), германий (Ge), олово (Sn), свинец
(РЬ)— элементы 4 группы главной подгруппы ПСЭ. На внешнем
электронном слоеатомы этих элементов имеют 4 электрона:
ns
2np
2.В подгруппе
с ростом порядкового номера элемента увеличивается атомныйрадиус,
неметаллические свойства ослабевают, а металлические
усиливаются:углерод и кремний - неметаллы, германий, олово, свинец
— металлы. б) Элементы этой подгруппы проявляют как положительную,
так и отрицательнуюстепени окисления: —4, +2, +4. в) Высшие оксиды
углерода и кремния (С0
2,Si0
2)обладают
кислотными свойствами, оксиды остальных элементов подгруппы
-амфотерны (Ge0
2,Sn0
2,Pb0
2). г)
Угольная и кремниевая кислоты (Н
2СО
3,H
2SiO
3)— слабые
кислоты. Гидроксиды германия, олова и свинца амфотерны,
проявляютслабые кислотные и основные свойства: H
2GeO
3=Ge(OH)
4,H
2SnO
3=
Sn(ОН)
4,Н
2РЬО
3=
Pb(OH)
4. д) Водородные
соединения: СН
4;SiH
4,GeH
4.SnH
4,PbH
4.Метан —
CH
4— прочное
соединение, силан SiH
4- менее прочное
соединение. Схемы строения атомов углерода и кремния, общие и
отличительные свойства. С lS
22S
22p
2; Si
1S
22S
22P
63S
23p
2. Углерод и
кремний - это неметаллы, так как на внешнем электронном слое4
электрона. Но так как кремний имеет больший радиус атома, то для
негоболее характерна способность отдавать электроны, чем для
углерода. Углерод— восстановитель: {file121} Задача. Как доказать,
что графит и алмазявляются аллотропными видоизменениями одного и
того же химического элемента?Чем объяснить различия их свойств?
Решение. И алмаз, и графит при сгораниив кислороде образуют оксид
углерода (IV) С0
2,при пропускании
которого через известковую воду выпадает белый осадоккарбонат
кальция СаС0
3 С + 0
2=
СО
2;С0
2+
Са(ОН)
2= CaCO
3v-
Н
2О. Кроме того, из
графита можно получить алмаз при нагревании под высокимдавлением.
Следовательно, в состав и графита, и алмаза входит только
углерод.Различие в свойствах графита и алмаза объясняется различием
в строениикристаллической решетки. В кристаллической решетке алмаза
каждый атом углерода окружен четырьмядругими. Атомы расположены на
одинаковых расстояниях друг от друга и оченьпрочно связаны между
собой ковалентны-ми связями. Этим объясняется большаятвердость
алмаза. У графита атомы углерода расположены параллельными слоями.
Расстояниемежду соседними слоями гораздо больше, чем между
соседними атомами в слое.Это обусловливает малую прочность связи
между слоями, и поэтому графитлегко расщепляется на тонкие чешуйки,
которые сами по себе очень прочные. Соединения с водородом,
образующие углерод. Эмпирические формулы, видгибридизации атомов
углерода, валентность и степени окисления каждогоэлемента.
{file122} {file123} Степень окисления водорода во всех соединениях
равна +1. Валентность водорода равна единице, валентность углерода
равна четырем. Формулы угольной и кремниевой кислот, их химические
свойства по отношениюк металлам,оксидам,основаниям, специфические
свойства. Н
2СО
3— угольная
кислота, Н
2SiO
3— кремниевая
кислота. Н
2СО
3— существует
только в растворе: Н
2С0
3=
Н
2О+ С0
2
Н
2SiO
3—твердое
вещество, практически нерастворимо в воде, поэтому катионы
водородав воде практически не отщепляются. В связи с этим такое
общее свойствокислот, как действие на индикаторы, Н
2SiO
3не
обнаруживает, она еще слабее угольной кислоты. Н
2SiO
3— непрочная
кислота и при нагревании постепенно разлагается: Н
2SiO
3=
Si0
2+ Н
20.
Н
2CO
3реагирует с
металлами, оксидами металлов, основаниями: а) Н
2CO
3+ Mg =
MgCO
3+ Н
2{file124} б)
Н
2CO
3+ СаО =
СаСO
3{file125}+ Н
20 в)
Н
2CO
3+ 2NaOH =
Na
2CO
3+
2Н
20 Химические
свойства угольной кислоты:
- 1) общие с другими кислотами,
- 2) специфические свойства.
Ответ подтвердите уравнениями реакций. 1) реагирует с активными
металлами: {file126} Задача. С помощью химических
превращенийразделите смесь оксида кремния (IV), карбоната кальция и
серебра, последовательнорастворяя компоненты смеси. Опишите
последовательность действий. Решение. 1) к смеси прилили раствор
соляной кислоты: {file127}