Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
НеорганическаЯ Химия часть 1 Лекц.АТПП чт..doc
Скачиваний:
34
Добавлен:
10.11.2019
Размер:
639.49 Кб
Скачать

2.Углерод образует ряд аллотропных модификаций, из которых наиболее известны алмаз и графит.

Алмаз – самое твердое вещество, встречающееся в природе. Причина прочности алмаза заключается в атомной кристаллической решетке. В кристалле алмаза каждый атом углерода связан с четырьмя соседними атомами углерода посредством прочных химических связей. Несмотря на твердость, алмаз является хрупким веществом. Не проводит электрический ток. При сильном нагреве без доступа воздуха превращается в графит. Искусственный алмаз получают из графита при давлении примерно 105 атмосфер и температуре около 3000 оС.

Графит – материал темно-серого цвета с металлическим блеском. Имеет слоистую структуру. Связи между отдельными слоями сравнительно слабые и легко перемещаются друг относительно друга, что делает его хорошим смазочным материалом (графитовая смазка). Проводит электрический ток.

«Аморфный» углерод (уголь), представляющий собой мелкокристаллический графит. Благодаря большой активной поверхности обладает высокой адсорбционной способностью.

Углерод химически довольно инертен и проявляет химическую активность лишь при высоких темпера­турах. При прокаливании в кислороде сгорает с образованием углекислого газа (СО2). Используется в ме­таллургии для восстановления металлов из руд:

2О3 + 3С = 2Fе + 3СO.

При недостатке кислорода углерод сгорает до оксида углерода(II) – угарный газ. Это бесцветный ядовитый газ, при попадании в организм человека замещает кислород в молекуле гемоглобина.

При ультрафиолетовом облучении или в присутствии катализатора (активи­рованный уголь) оксид углерода (II) соединяется с хлором, образуя чрезвычайно ядовитый газ фосген:

СО + С12 = СОС12.

Оксид углерода (II) может соединяться со многими металлами с образова­нием карбонилов металлов:

Fe + 5СО = Fe(CO)5 – пентакарбонил железа,

Ni + 4СО = Ni(CO)4 – тетракарбонил никеля.

Карбонилы металлов ядовиты. При высокой температуре они разлагаются с вы­делением высокочистых металлов.

Оксид углерода(IV) – легко сжижающийся под давлением бесцветный газ. Твёрдая углекислота при атмосферном давлении и температуре –78,5 оС без плавления переходит в газообразное состояние (сублимация). СО2 – ангидрид угольной кислоты.

Н2СО3 – слабая, неустойчивая кислота:

Н2СО3 ↔ Н2О + СО2↑.

Диссоциирует по типу слабого электролита:

Н2СО3 ↔ Н+ + НСО3, К1 = 4,5·107 ,

НСО3 ↔ Н+ + СО32, К2 = 4,7·1011.

Угольная кислота образует: средние соли (карбонаты) и кислые (гидрокарбонаты). Например: Nа2СО3 и NаНСО3.

Карбонаты и гидрокарбонаты термически нестойки:

СаСОз = СаО + СО2↑,

Са(НСО3)2 = СаСО3↓ +СО2↑+ Н2О.

Карбонат натрия (кальцинированная сода) – является одним из главных продуктов химической промышленности. В водном растворе он гидролизуется по реакции

Nа2СО3 → 2Nа+ + СО32,

СО32+ Н+–ОН ↔ НСО3+ ОН.

Гидрокарбонат натрия (питьевая сода) – широко используется в пищевой промышленности. Вследствие гидролиза раствор также имеет щелочную среду

NаНСО3Nа+ + НСО3,

НСО3+ Н+–ОН ↔ Н2СО3 + ОН.

Кальцинированная и питьевая сода разлагаются под действием кислот:

Nа2СО3 + 2НСl → 2NаСl + СО2↑ + Н2О,

2Nа+ + СО32+ 2Н+ + 2Сl → 2Nа+ + 2Сl+ СО2↑ + Н2О,

СО32– + 2Н+ → СО2↑ + Н2О;

NаНСО3 + СН3СООН ↔ СН3СООNа + СО2↑ + Н2О,

Nа+ + НСО3+ СН3СООН ↔ СН3СОО + Nа+ + СО2↑ + Н2О,

НСО3+ СН3СООН ↔ СН3СОО + СО2↑ + Н2О.

Соединения углерода с металлами или другими менее электроотрицательными элементами называются карбидами. Карбид кальция при взаимодействии с водой разлагается с образованием ацетилена:

СаС2 + 2НОН = Са(ОН)2 + С2Н2.

Синильная кислота (НСN) и её соли чрезвычайно ядовиты.

Карбамид (СО(NН2)2) мочевина – используется в сель­ском хозяйстве как азотное удобрение и добавка к корму животных.

3 Кремний – один из наиболее распространённых в земной коре элементов. В природе кремний встречается в виде SiО2 – диоксида кремния (кремнезём, песок, кварц) или в виде различных алюмосиликатов, например, каолина (А12О3·2SiО2·2Н2О), состав­ляющего основу различных глин.

Чистый кремний – кристаллическое вещество со стальным блеском. Об­ласть применения – радиоэлектроника (полупроводниковая техника).

Кремний энергично взаимодействует с растворами щелочей с образованием силикатов и выделением водорода:

Si + 2КОН + Н2О = К2SiО3 + 2Н2↑.

Оксид кремния(IV) – кислотный оксид, непосредственно с водой не взаимодействует. Ему соответствуют слабые малорастворимые в воде крем­ниевые кислоты. Из солей кремниевых кислот (силикатов) растворимы лишь силикаты калия и натрия (жидкое стекло). Диоксид кремния растворяется в плавиковой кислоте:

SiО2 + 4НF = SiF4↑+ 2Н2О.

4 В ряду Gе–Sn–Рb наблюдается усиление металлических свойств. Данные элементы проявляют в своих соединениях степени окисления +2 и +4.

При движении в главных подгруппах сверху вниз возрастает устойчивость более низкой степени окисления. Для свинца более устойчива степень окисления +2, поэтому соединения в степени окисления +4 обладают сильными окислительными свойствами:

РbО2 + 4НСl = РbСl4 + 2Н2О,

РbСl4 = РbСl2 + Сl2↑.

Как отмечено ранее, данные металлы являются амфотерными, т.е. взаимодействуют с кислотами и щелочами:

Sn + 4Н2SО4 + 2Н2О = Sn(SО4) 2 + 2SО2↑ + 6H2О,

Sn + 2КОН + 2Н2О = К2[Sn(ОН)4] + H2↑.

Взаимодействие свинца с разбавленными Н24 и НС1 затруднено из-за образования на его поверхности малорастворимых РbSО4 и РbС12.

Германий обладает полупроводниковыми свойствами и на этом основано его основное применение.

Олово очень пластично и легко прокатывается в тонкие листы, называемые оловянной фольгой или станиолем. В пищевой промышленности применяют луженое железо (покрытое оловом).

Применение свинца разнообразно: пластины аккумуляторов, аппаратура на сернокислотных заводах, боеприпасы и дробь, припой, сплав для подшипников и типографский сплав (гарт).