Лекции.Орг


Поиск:




Категории:

Астрономия
Биология
География
Другие языки
Интернет
Информатика
История
Культура
Литература
Логика
Математика
Медицина
Механика
Охрана труда
Педагогика
Политика
Право
Психология
Религия
Риторика
Социология
Спорт
Строительство
Технология
Транспорт
Физика
Философия
Финансы
Химия
Экология
Экономика
Электроника

 

 

 

 


Аллотропные модификации углерода. Соединения элементов IV группы главной подгруппы -4 +2 +4 CH4 метан CO несолеобразующие SiO оксиды

Соединения элементов IV группы главной подгруппы

-4 +2 +4
CH4 метан CO несолеобразующие SiO оксиды   CO2 кислотные SiO2 оксиды (соответствуют кислоты H2CO3 и H2SiO3)
SiH4 силан (неустойчив, самовоспламеняется на воздухе)
остальные неустойчивы GeO SnO амфотерные оксиды PbO GeO2 амфотерные оксиды SnO2 (соответствуют PbO2 амфотерные гидроксиды)

*Черная стрелка показывают направление увеличения силы кислот.

**Красная стрелка показывает направление падения устойчивости водородных соединений.

Нахождение в природе:

Углерод:

1. В свободном состоянии – алмаз, графит, каменный уголь.

2. В земной коре содержится в виде:

· CaCO3 – мел, известняк, мрамор; CaCO3 ∙ MgCO3 – доломит;

· углеводородов нефти;

· природного газа.

3. В живых организмах – входит в состав всех органических соединений.

4. В атмосфере в виде CO2 (0,03%).

Кремний:

Кремний – основной элемент неживой природы. Это один из самых распространенных элементов в земной коре.

1. В свободном виде не встречается.

2. SiO2 – речной песок.

3. Чистый кристаллический SiO2 – горный хрусталь, кварц; с примесями – различные полулрагоценные и драгоценные камни, например, агат, аметист, опал, яшма.

4. Силикаты также входят в состав драгоценных и полудрагоценных камней (аквамарин, изумруд, топаз).

5. Силикаты алюминия являются основой белой глины, полевого шпата, слюды.

 

Углерод и его свойства

Аллотропные модификации углерода

Признак Алмаз Графит Карбин
Тип гибридизации sp3-гибридизация sp2-гибридизация sp-гибридизация
Тип кристаллической решетки Атомная Атомная Атомная
Особенности строения кристаллической решетки 4 одинаковые гибридные орбитали образуют тетраэдр, поэтому все химические связи в кристаллической решетке одинаково прочны 3 одинаковые гибридные орбитали располагаются на плоскости под углом 120º, а четвертая негибридная расположена перпендикулярно этой плоскости и образует менее устойчивую химическую связь, поэтому вещество расслаивается Линейная молекула
Физические свойства Бесцветные, прозрачные кристаллы. Очень твердый. Мягкое, темно-серое вещество с металлическим блеском. Имеет высокую электропроводность. Мелко-кристаллический порошок черного цвета.
Устойчивость   Наиболее устойчивая модификация  
Превращения (при высоких t° и p)      

 

Химические свойства:

При обычной температуре малоактивен. В реакции вступает, в основном, при нагревании. В химических реакциях может выступать и как окислитель, и как восстановитель. В металлургии применяется в качестве восстановителя.

Как окислитель Как восстановитель
1. С металлами: 4Al + 3C = Al4C3 карбид алюминия Ca + 2C = CaC2 карбид кальция 1. С кислородом: 2С + O2(нед.) = 2CO C + O2(изб.) = CO2 С + СO2 = 2CO
2. С хлором: C + 2Cl2 = CCl4 четыреххлористый углерод
2. С водородом (только при высокой температуре и наличии катализатора): С + 2H2 = CH4   3. С серой: С + 2S = CS2 сероуглерод
4. С оксидами металлов: C + CuO = Cu + CO 2C + PbO2 = Pb + 2CO
5. С водой при высокой температуре: C + H2O = CO + H2 водяной газ используется для получения метана
6. С кислотами-окислителями: C + 2H2SO4(конц.) = 2SO2↑ + CO2↑ + 2H2O C + 4HNO3(конц.) = CO2↑ + 4NO2↑ + 2H2O

Оксиды углерода

Признак CO CO2
Физические свойства Газ без цвета и запаха. Плохо растворим в воде и с ней не взаимодействует. Газ без цвета и запаха. Не поддерживает горение. Плохо растворим в воде, но с ней реагирует, образуя угольную кислоту.
Ядовитость Ядовит, так как соединяется с гемоглобином крови. Не ядовит, но дыхание не поддерживает.
Получение в лаборатории Разложением муравьиной кислоты (при нагревании и наличии H2SO4 как водоотнимающего средства): HCOOH → CO + H2O 1. Разложение карбонатов и гидрокарбонатов: CaCO3 → CaO + CO2↑ 2NaHCO3 → Na2CO3 + CO2↑ + H2O 2. Реакции карбонатов с кислотами: CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + CO2↑ + H2O
Вид оксида Несолеобразующий Кислотный
Химические свойства 1. Окисляется до CO2 (горит при поджигании): 2CO + O2 = 2CO2 2. С хлором: CO + Cl2 = COCl2 фосген (ядовитый газ, использолся в Первую Мировую войну) 3. Используется в металлургии в качестве восстановителя: CO + FeO = CO2 + Fe CO + CuO = CO2 + Cu 1. В качестве окислителя с активными металлами: 2Mg + CO2 = 2MgO + C горение магния в углекислом газе 2. Проявляет типичные свойства кислотного оксида: а). С водой: CO2 + H2O = H2CO3 б). С основными оксидами: CO2 + Na2O = Na2CO3 в). С основаниями: CO2 + 2KOH = K2CO3 + H2O

Качественная реакция на CO2:

При пропускании углекислого газа через известковую воду, она мутнеет:

CO2 + Ca(OH)2 = CaCO3↓ + H2O

При дальнейшем пропускании помутнение исчезает за счет образования гидрокарбоната кальция:

CaCO3 + CO2 + H2O = Ca(HCO3)2

При нагревании гидрокарбонат кальция разлагается, вновь образуется помутнение и выделяется газ:

Ca(HCO3)2 → CaCO3↓ + CO2↑ + H2O

Такой же эффект наблюдается при добавлении к гидрокарбонату кальция известковой воды:

Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 = 2CaCO3↓ + 2H2O

 

Угольная кислота

H2CO3 – угольная кислота – слабая непрочная двухосновная кислота, существует только в растворе. Проявляет кислотные свойства, изменяя окраску индикаторов и взаимодействуя с растворами щелочей:

H2CO3 + 2NaOH = Na2CO3 + 2H2O

Карбонаты и гидрокарбонаты активных металлов подвергаются гидролизу. Среда в их растворах щелочная: CO32- + H2O = HCO3- + OH-

HCO3- + H2O = H2CO3 + OH-

Так как по 2-й ступени гидролиз идет хуже, среда в растворах гидрокарбонатов будет менее щелочной, чем растворах карбонатов.

 

Все карбонаты и гидрокарбонаты, кроме карбонатов щелочных металлов, разлагаются при нагревании. Карбонаты на оксид металла и углекислый газ: MgCO3 → MgO + CO2

Na2CO3

Гидрокарбонаты на карбонаты, углекислый газ и воду:

2NaHCO3 → Na2CO3 + CO2↑ + H2O

Основные соли угольной кислоты также разлагаются при нагревании:

(CuOH)2CO3 → 2CuO + CO2↑ + H2O

малахит

 

Качественная реакция на карбонаты и гидрокарбонаты – с сильной минеральной кислотой:

Na2CO3 + 2HCl = 2NaCl + CO2↑ + H2O

выделяется газ с шипением

NaHCO3 + HCl = NaCl + CO2↑ + H2O

 

Кремний и его соединения

Кремний – твердое вещество буро-серого цвета.

Получение: из оксида кремния (IV) реакцией с восстановителями при нагревании

1. В промышленности: SiO2 + 2C = Si + 2CO

2. В лаборатории: SiO2 + 2Mg = Si + 2MgO

3SiO2 + 4Al = Si + 2Al2O3

 

Химические свойства:

Кремний проявляет свойства и восстановителя, и окислителя:

1. Как восстановитель: Si + O2 = SiO2

2. Как окислитель: Si + Mg = Mg2Si

силицид магния

Силициды легко разлагаются водой или кислотами с образованием газа силана:

Mg2Si + 4H2O = SiH4↑ + 2Mg(OH)2

Mg2Si + 4HCl = SiH4↑ + 2MgCl2

SiH4 – силан – ядовитый газ с неприятным запахом, на воздухе самовоспламеняется.

SiO – оксид кремния (II) – смолоподобное аморфное вещество, несолеобразующий оксид.

SiO2 – оксид кремния (IV) – твердое тугоплавкое вещество. Реальная формула (SiO2)n, так как является полимером.

Проявляет все свойства кислотного оксида, но не взаимодействует с водой: SiO2 + H2O ≠

1. С основными оксидами: SiO2 + CaO = CaSiO3

2. С основаниями (щелочами): SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 + H2O

При взаимодействии с карбонатами вытесняет из них углекислый газ: SiO2 + Na2CO3 = Na2SiO3 + CO2

 

H2SiO3 – кремниевая кислота – как и оксид является полимером. Слабая, неустойчивая, при нагревании разлагается: H2SiO3 → SiO2 + H2O

H2SiO3, в отличие от других кислот, не растворима в воде, представляет собой студенистое вещество. Получают ее обменной реакцией между силикатами и сильными кислотами:

Na2SiO3 + 2HCl = 2NaCl + H2SiO3

Проявляет свойства, характерные для всех кислот – реагирует с основными оксидами и основаниями, но образованными только активными щелочными и щелочноземельными металлами:

H2SiO3 + K2O = K2SiO3 + H2O

H2SiO3 + 2KOH = K2SiO3 + 2H2O

Применение углерода, кремния и их соединений:

1. Алмаз – для изготовления ювелирных украшений; обработки твердых материалов, в том числе для резки стекла.

2. Графит – изготовление карандашей; за счет химической инертности, но при этом высокой электропроводности использую также для изготовления электродов.

3. Уголь является хорошим адсорбентом, это свойство используется в противогазах; для очистки веществ от примесей, а также при использовании угля в качестве лекарственного средства (активированный уголь).

Адсорбция – поглощение газообразных или растворенных веществ поверхностью твердого тела.

4. CO2 в твердом состоянии («сухой лед») используется как хладагент.

5. CO2 – для получения газированной воды.

6. NaHCO3 – питьевая сода, может использоваться:

· в хлебопечении;

· для полоскания горла;

· при повышенной кислотности желудочного сока.

7. NaHCO3 используется в углекислотных огнетушителях.

8. (NH4)2CO3 – разрыхлитель для теста.

9. Na2CO3 – техническая или кальцинированная сода, используется для производства стекла, мыла, бумаги.

10. CaCO3 – в строительстве (известняк, мрамор).

11. Si используют в качестве полупроводника в фотоэлементах, солнечных батареях и т.д.

12. SiO2 используется для получения стекла.

13. SiO2 входит в состав цемента и бетона.

14. Na2SiO3 K2SiO3 – входят в состав силикатного клея, а также используются для пропитки несгораемых тканей и деревянных изделий.

 



<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
 | По дисциплине - общая врачебная практика, OVP- 4305 – Элективный модуль
Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2015-10-01; Мы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 940 | Нарушение авторских прав


Поиск на сайте:

Лучшие изречения:

Человек, которым вам суждено стать – это только тот человек, которым вы сами решите стать. © Ральф Уолдо Эмерсон
==> читать все изречения...

2360 - | 2215 -


© 2015-2025 lektsii.org - Контакты - Последнее добавление

Ген: 0.009 с.