IV группа элементов. Главная подгруппа. Углерод, кремний и их соединения

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: ns²np².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 (С0₂,Si0₂)обладают кислотными свойствами, оксиды остальных элементов подгруппы -амфотерны (Ge0₂,Sn0₂,Pb0₂). г) Угольная и кремниевая кислоты (Н₂СО₃,H₂SiO₃)— слабые кислоты. Гидроксиды германия, олова и свинца амфотерны, проявляютслабые кислотные и основные свойства: H₂GeO₃=Ge(OH)₄,H₂SnO₃= Sn(ОН)₄,Н₂РЬО₃= Pb(OH)₄. д) Водородные соединения: СН₄;SiH₄,GeH₄.SnH₄,PbH₄.Метан — CH₄— прочное соединение, силан SiH₄- менее прочное соединение. Схемы строения атомов углерода и кремния, общие и отличительные свойства. С lS²2S²2p²; Si 1S²2S²2P⁶3S²3p². 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) С0₂,при пропускании которого через известковую воду выпадает белый осадоккарбонат кальция СаС0₃ С + 0₂= СО₂;С0₂+ Са(ОН)₂= CaCO₃v- Н₂О. 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. Н₂СО₃— угольная кислота, Н₂SiO₃— кремниевая кислота. Н₂СО₃— существует только в растворе: Н₂С0₃= Н₂О+ С0₂ Н₂SiO₃—твердое вещество, практически нерастворимо в воде, поэтому катионы водородав воде практически не отщепляются. В связи с этим такое общее свойствокислот, как действие на индикаторы, Н₂SiO₃не обнаруживает, она еще слабее угольной кислоты. Н₂SiO₃— непрочная кислота и при нагревании постепенно разлагается: Н₂SiO₃= Si0₂+ Н₂0. Н₂CO₃реагирует с металлами, оксидами металлов, основаниями: а) Н₂CO₃+ Mg = MgCO₃+ Н_2{file124} б) Н₂CO₃+ СаО = СаСO₃{file125}+ Н₂0 в) Н₂CO₃+ 2NaOH = Na₂CO₃+ 2Н₂0 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}