Кремнийорганические соединения

Для кремния известно большое число соединений, в которых атомы кремния химически связаны с атомами углерода. Эти соединения называются кремнийорганическими.

Наиболее простейшими из них являются:

Кремнийорганические соединения устойчивы на воздухе и нерастворимы в воде. Синтез высокомолекулярных производных этого типа открыл возможность их широкого практического использования для выработки лаков и смол, характеризующихся высокой термической устойчивостью. Интересной особенностью обладают некоторые из подобных продуктов, называемых силиконами. Они обладают крайне незначительным изменением вязкости в весьма широком интервале температур.

Путем гидролиза частично галоидозамещенных кремневодородов был получен ряд производных кремния, называемых силоксанами и характеризующихся наличием в молекуле группировки ≡Si─O─Si≡. Силоксаны бесцветные газообразные или жидкие вещества, легко загорающиеся на воздухе, быстро разлагаемые щелочами и медленно водой.

Использование соединений кремния в медицине

По содержанию в организме человека (10 ^ˉ3 %) кремний относится к примесным микроэлиментам. Больше всего кремния в печени, надпочечниках, волосах, хрусталике. Так как природный кремний диоксид плохо растворим в воде, то в организм человека он попадает не столько через пищеварительный тракт, сколько воздушным путем через легкие в виде пылеобразного SiO₂.

С нарушением обмена кремния связывают возникновение гипертонии, ревматизма, язвы, малокровия. Недавно было установлено, что кремний содержится в коже, хрящах, связках млекопитающих и входит в состав мукополисахаридов, где прочно связан эфирными связями. В отличие от углерода в составе биомолекул кремний связан только с атомами кислорода.

В медицинской практике применяют кремний (IV) карбид SiC – карборунд для шлифовки пломб и пластмассовых протезов.

При систематическом воздействии на легкие пыли, состоящей из частиц угля, диоксида кремния, алюминия возникает заболевание – пневмокониозы. При действии угольной пыли – антракоз – профессиональное заболевание шахтеров. При вдыхании пыли, содержащей SiO₂, возникает силикоз, при действии алюминиевой пыли – алюминоз.

Тема: р-элементы V группы

Ключевые слова: p-элементы, азот, фосфор, мышьяк, типические элементы, нитриды, аммиак, амиды, аммиакаты, ион аммония, соли аммония, гидрозин, гидроксиламин, аминокислоты, амфотерность, имиды, аминогруппа, оксиды, азотистая кислота, нитриты, азотная кислота, нитраты, кальцевая силитра, натриевая силитра, каливая силитра, аллотропия фосфора, гидроксоапатит, фторапатит, белый, черный и красный фосфор, фосфиды, фосфин, фосфорная кислота, фосфаристая кислота, фосфорноватичтая кислота, пирофосфорная, метафосфорная кислота.

Элементы главной подгруппы V группы – азот N, фосфор Р, мышьяк As, сурьма Sb, висмут Bi. Согласно электронным конфигурациям их атомов

N 1s²2s²2p³

P 2s²2p⁶3s²3p³

As 3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p³

Sb 4s²4p⁶4d¹⁰5s²5p³

Bi 4s²4p⁶4d¹⁰4f¹⁴5s²5p⁶5d¹⁰6s²6p³

Сходство элементов:

• одинаковая структура внешнего электронного слоя атомов ns²np³

• р-элементы

• высшая степень окисления равна +5

• низшая степень окисления равна -3 (для Sb и Bi малохарактерна)

Азот и фосфор относятся к типическим элементам, а мышьяк, сурьму и висмут объединяют в подгруппу мышьяка. В ряду As-Sb-Bi размеры атомов и ионов увеличиваются, энергии ионизации уменьшаются. Этим обусловлено ослабление признаков неметаллических элементов и усиление признаков металлических элементов.

Валентные состояния атомов:

Для атомов P, As, Sb, Bi возможны два валентных состояния:

• основное ns²np³

• в

  nd

  озбужденное ns¹np³nd¹

Соответствующие этим состояниям валентности: III и V.

Отличие азота от других элементов подгруппы

1. В связи с отсутствием в атоме азота d-орбиталей на внешнем электронном слое число ковалентных связей, образуемых атомом азота по обменному механизму, не может быть больше трех.

2. Наличие неподеленной электронной пары на 2s-подуровне атома азота обуславливает возможность образования ковалентной связи по донорно-акцепторному механизму. Таким образом, высшая валентность азота равна IV.

3. В соединениях с кислородом азот проявляет степени окисления +1, +2, +3, +4, +5.

В отличие от галогенов и халькогенов, в главной подгруппе V группы наблюдается более резкое изменение свойств элементов и образуемых ими простых веществ по мере увеличения заряда ядра и радиуса атомов:

N ₂ (газ) P (тв.) As (тв.) Sb (тв.) Bi (тв.)