Подгруппа углерода

4-я группа главная подгруппа —

 

подгруппа углерода

 

подгруппа углерода

 

По традиции, начнем с электронного строения углерод это p-элемент (желтенький), значит, у него будет полностью заполнен s — подуровень, и будут электроны на p-подуровне:

 

nS2 np2

 

Обратите внимание, что у углерода может быть 2 электронных состояния: основное и возбужденное: Что это означает? Это означает, что один электрон с S-орбитали может перескочить на p-орбиталь и тогда неспаренных электрона будет 4

 

подгруппа углерода

 

  • Валентность элементов подгруппы углерода в основном состоянии — 2, в возбужденном — 4;
  • Степени окисления элементов: +2 и +4 с более электроотрицательными элементами (правее по периодам, выше по группе) например, CO2 -2  и  -4 с элементами, проявляющими более металлические свойства (левее по периодам, ниже по группе), например, Al4C3, Si

 

подгруппа углерода

 

 

Физические свойства веществ подгруппы углерода

 

Физические свойства углерода

 

Аллотропные модификации углерода:

 

Аллотропия — существование одного и того же химического элемента в виде двух и более простых веществ, различных по строению и свойствам — так называемых аллотропических (аллотропных) модификаций или форм.

 

подгруппа углерода

 

Алмаз — (бриллиант — ограненный алмаз) — имеет максимальную твердость, максимальную теплопроводность. Все атомы углерода связаны между собой одинарными связями

 

подгруппа углерода

 

Графит (рис. справа) — «начинка» карандаша. Слоистая структура. Когда мы пишем карандашиком именно эти слои остаются на бумаге. Электропроводный, теплопроводный, имеет металлический блеск. Атомы углерода связаны двойными связями.

 

Карбин — (рис. ниже )  порошок черного цвета. Полупроводник. Считается, что это линейная структура с тройными связями:  -С≡С-

 

подгруппа углерода

 

Физические свойства кремния

 

По структуре очень похож на алмаз. Менее твердый, т.к. длина связи Si-Si больше. Хрупкий. Полупроводник.

 

подгруппа углерода

 

Химические свойства углерода

 

Восстановительные свойства С Окислительные свойства С
Углерод будет проявлять восстановительные свойства по отношению к тем элементам, которые стоят правее него в периодической системе.1. С + неметалл: С + S = CS2

  • C + O2 = CO2 — оксид углерода (IV) — кислотный оксид: CO2 + H2O = H2CO3 — угольная кислота
  • 2C + O2 = 2CO  — оксид углерода (II)- несолеобразующий оксид
  • C + H2O (t) = CO + H2 водяной газ

2. С + оксид:

  • С + Na2O = 2Na + CO
  • C + CO2 = 2CO

3. С + кислота-окислитель:

  • С + 2H2SO4 =CO2 + 2SO2 + 2H2O
  • C + 4HNO3 = CO2 + 4NO2 + 2H2O


Углерод может проявлять окислительные свойства с элементами левее и ниже его в периодической системе:

  • 3C + 4Al = Al4C3 — карбид алюминия
  • С + Si =SiC -карбид кремния

 

CO2оксид углерода (IV) — углекислый газ. Кислотный оксид.

H2CO3 — угольная кислота. Очень слабая — тут же распадается на CO2 и H2O

Качественные реакции на CO3(2-):

подгруппа углерода

  1. CO3(-2) + 2H(+) = H2CO3 = CO2↑ + H2O — выделение газа
  2. CO3(-2) + Ca(+2) = CaCO3↓ — белый осадок

 

Химические свойства Si

 

все реакции происходят при нагревании

 

Восстановительные свойства Окислительные свойства
1. с кислородом: Si + O2 = SiO2
2. с неметаллами:

  • Si + C = SiC
  • Si + F2 = SiF4 с остальными неметаллами не взаимодействует;

3. с водой: Si + H2O ≠
4. с основаниями: Si + 2NaOH + 2H2O (t)= Na2SiO3 + 2H2
5. с кислотами:

  • Si + кислоты ≠
  • 3Si + 4HNO3 + 18HF = 3H2[SiF6] + 4NO­ + 8H2O

с металлами и водородом:

  • Si + 2Mg = Mg2Si — силицид магния

SiO2 — кислотный оксид, НО ТВЕРДОЕ ВЕЩЕСТВО

H2SiO3 — кремниевая кислота, НО НЕРАСТВОРИМА В ВОДЕ, получить ее можно только воздействуя кислотами на соли кремниевой кислоты.

Тест "Подгруппа углерода"

1. Кристаллические решетки алмаза и кремния:
2. Оксид SiO2:
3. Оксид CO:
4. Углерод проявляет свойства:
5. При взаимодействии 24 г углерода с кислородом образовалось 56 г оксида. Полученный оксид - это
6. При взаимодействии С с концентрированной HNO3 образуются:
7. AlCl3 с раствором Na2CO3 образует:
8. Гидролиз соли (NH4)2CO3:
9. CO взаимодействует с каждым из веществ:
10. При сгорании любых органических веществ образуется:

Обсуждение: "Подгруппа углерода"

  • Мария:

    Здравствуйте.
    Я столкнулась с такой проблемой, не могу определить степени окисления в соединении  Al3C4. В задании именно в таком порядке и написано.
    Может быть это опечатка и вместо этого соединения там должен быть карбид алюминия Al4C3?

    • Лолита Окольнова:

      Это опечатка. Карбид алюминия — Al4C3

  • Антон:

    Добрый день, Лолита.
    Мне кажется у Вас опечатка тут http://distant-lessons.ru/wp-content/uploads/2012/10/vozbujdennoe-sostojanie-ugleroda.jpg .
    Т.к согласно принципу Гунда: электроны располагаются таким образом, чтобы их суммарный спин был максимальным, а в указанном Вами примером: +1/2+1/2-1/2=2/2, а должно быть 1/2+1/2+1/2 = 3/2
    Пользуюсь Вашими материалами давно, даёте хорошую выжимку по темам, решил в знак благодарности «помочь» =)
    С Уважением. А.

    • Лолита Окольнова:

      Да, сразу не заметила. Спасибо огромное! исправим!

  • Виктория:

    Лолита Витальевна, Вы наверное скажете, что я вредная особа, в этом материале написано «окислительные свойства углерод проявляет с элементами которые располагаются в таблице правее и ниже» и приводите пример с водородом, а он левее, и алюминием — он снова левее и ниже, наверное опечатка или я что-то не поняла? Только чур Вы на меня не обижайтесь, я пользуюсь только Вашим сайтом для подготовки к ЕГЭ, но вот такая я дотошная, понять хочется 

    • Лолита Окольнова:

      Спасибо большое, что заметили — обязательно пишите мне, если еще увидите — взгляд со стороны ОЧЕНЬ для меня важен! опечатка! сейчас исправим!

(Правила комментирования)