Uglerod va kremniy. IVA guruhining elementlari. Davriy sistemaning IVA guruhining umumiy tavsifi Atomlarning tuzilishi. Tabiatda tarqalishi

8-ma'ruza

MAVZU : Guruh elementlari IVA.

Uglerod

Ma'ruzada o'rganilgan savollar:

IVA guruhi.
Uglerod. Uglerodning umumiy xususiyatlari.
Uglerodning kimyoviy xossalari.
Uglerodning eng muhim birikmalari.

Elementlarning umumiy xususiyatlari IVA guruhi

Asosiy kichik guruhning elementlariga IV guruhlarga tegishli C, Si, Ge, Sn, P V. Tashqi valentlik darajasining elektron formulasi nS 2 np 2 , ya'ni ular 4 ta valentlik elektronga ega va bular p elementlardir, shuning uchun ular asosiy kichik guruhga kiradi. IV guruh.

││││

│↓│np

Atomning asosiy holatida ikkita elektron juftlashgan va ikkitasi juftlanmagan. Uglerodning tashqi qobig'ida 2 ta elektron, kremniyda 8 ta elektron bor Ge, Sn, P 18 ta elektronga ega. Shunung uchun Ge, Sn, P c germaniy kichik guruhiga birlashtirilgan (bular to'liq elektron analoglar).

P elementlarning ushbu kichik guruhida, p elementlarning boshqa kichik guruhlarida bo'lgani kabi, elementlar atomlarining xususiyatlari davriy ravishda o'zgaradi:

9-jadval

Element	kovalent atom radiusi, nm	Atomning metall radiusi, nm	Shartli ion radiusi, nm		Energiya ionlanish E E o → E + , ev.	Qarindosh elektromanfiylik
Element	kovalent atom radiusi, nm	Atomning metall radiusi, nm			Energiya ionlanish E E o → E + , ev.	Qarindosh elektromanfiylik	E 2+	E 4+
	0,077				11,26
	0,117	0,134		0,034	8,15
	0,122	0,139	0,065	0,044	7,90
	0,140	0,158	0,102	0,067	7,34
P in		0,175	0,126	0,076	7,42

Shunday qilib, kichik guruhda yuqoridan pastgacha atomning radiusi ortadi, shuning uchun ionlanish energiyasi kamayadi, shuning uchun elektronlarni berish qobiliyati oshadi va tashqi elektron qobig'ini oktetga to'ldirish tendentsiyasi keskin kamayadi, shuning uchun C dan. Pb, qaytaruvchi xususiyatlar va metall xossalari ortadi va metall bo'lmagan xususiyatlar pasayadi. Uglerod va kremniy odatiy metall bo'lmaganlardir, Ge metall xususiyatlar allaqachon paydo bo'ladi va tashqi ko'rinishida u yarimo'tkazgich bo'lsa-da, metallga o'xshaydi. Qalay bilan metall xususiyatlar allaqachon ustunlik qiladi va qo'rg'oshin odatiy metalldir.

4 ta valentlik elektronga ega boʻlgan atomlar oʻz birikmalarida minimal (-4) dan maksimal (+4) gacha oksidlanish darajalarini koʻrsatishi mumkin va ular hatto S.O. bilan xarakterlanadi: -4, 0, +2, +4; S.O. = -4 C va uchun tipik Si metallar bilan.

Boshqa elementlar bilan munosabatlarning tabiati.Uglerod faqat kovalent bog'larni hosil qiladi, kremniy ham asosan kovalent aloqalarni hosil qiladi. Qalay va qoʻrgʻoshin uchun, ayniqsa, S.O. = +2, bog'lanishning ion tabiati ko'proq xarakterlidir (masalan, Rv( YO'Q 3) 2).

kovalentlik atomning valentlik tuzilishi bilan aniqlanadi. Uglerod atomi 4 valentlik orbitaliga ega va maksimal kovalentlik 4. Boshqa elementlar uchun kovalentlik to'rtdan katta bo'lishi mumkin, chunki valentlik mavjud. d pastki daraja (masalan, H 2 [SiF 6 ]).

Gibridlanish . Gibridlanish turi valent orbitallarning turi va soniga qarab belgilanadi. Uglerod faqat bor S - va p-valent orbitallar, shunday bo'lishi mumkin Sp (karbin, CO 2, CS 2), Sp 2 (grafit, benzol, COCl 2), Sp 3 gibridizatsiyasi (CH 4, olmos, CCl 4) ). Silikon uchun eng xarakterli Sp 3 gibridlanishi (SiO 2, SiCl 4 ), lekin u valentlikka ega d -pastki daraja, shuning uchun ham bor Sp 3 d 2 - gibridizatsiya, masalan, H 2 [SiF 6 ].

IV PSE guruhi D.I.Mendeleev jadvalining o'rtasidir. Bu erda metall bo'lmaganlardan metallarga xossalarning keskin o'zgarishi aniq ko'rinadi. Keling, uglerodni, keyin kremniyni, keyin germaniy kichik guruhining elementlarini alohida ko'rib chiqaylik.

Uglerod. Uglerodning umumiy xususiyatlari

Yer qobig'idagi uglerod miqdori past (taxminan 0,1% massa). Uning katta qismi kam eriydigan karbonatlar (CaCO3) tarkibida mavjud 3 , MgCO 3 ), neft, ko'mir, tabiiy gaz. CO tarkibi 2 havoda kichik (0,03%), lekin uning umumiy massasi taxminan 600 million tonnani tashkil qiladi. Uglerod barcha tirik organizmlar to'qimalarining bir qismidir (o'simlik va hayvonot dunyosining asosiy komponenti). Uglerod ham erkin holatda, asosan grafit va olmos shaklida uchraydi.

Tabiatda uglerod ikkita barqaror izotop sifatida tanilgan: 12 C (98,892%) va 13 C (1,108%). Kosmik nurlar ta'sirida atmosferada ma'lum miqdorda b radioaktiv izotop ham hosil bo'ladi. 14 BILAN: . Tarkib bo'yicha 14 O'simlik qoldiqlari bilan ularning yoshi baholanadi. Massa sonlari 10 dan 16 gacha bo'lgan radioaktiv izotoplar ham olingan.

F 2, N 2, O 2 dan farqli o'laroq uglerodning oddiy moddalari polimerik tuzilishga ega. Valentlik orbitallarining gibridlanishining xarakterli turlariga ko'ra, C atomlari uch o'lchovli modifikatsiyadagi polimerik shakllanishlarga birlashishi mumkin (olmos, sp 3 ), ikki o'lchovli yoki qatlamli modifikatsiya (grafit, Sp 2 ) va chiziqli polimer (karbin, sp).

Uglerodning kimyoviy xossalari

Kimyoviy jihatdan uglerod juda inertdir. Ammo qizdirilganda u ko'plab metallar va metall bo'lmaganlar bilan ta'sir o'tkazishga qodir, shu bilan birga oksidlovchi va qaytaruvchi xususiyatlarni namoyon qiladi.

Olmos + 2 F 2 → CF 4 , va grafit grafit ftorid hosil qiladi CF

(va keyin + F 2 → CF 4 ). Olmosni grafitdan ajratish usullaridan biri ftorga nisbatan boshqacha munosabatga asoslangan. Uglerod boshqa halogenlar bilan reaksiyaga kirishmaydi. Kislorod bilan (O 2 ) kislorod etishmasligi bilan uglerod CO ni, ortiqcha kislorod bilan CO ni hosil qiladi 2 .

2C + O 2 → 2CO; C + O 2 → CO 2.

Yuqori haroratlarda uglerod metallar bilan reaksiyaga kirishib, metall karbidlarni hosil qiladi:

Ca + 2C \u003d CaC 2.

Qizdirilganda u vodorod, oltingugurt, kremniy bilan reaksiyaga kirishadi:

t o t o

C + 2 H 2 \u003d CH 4 C + 2S ↔ CS 2

C + Si = SiC.

Uglerod murakkab moddalar bilan ham reaksiyaga kirishadi. Suv bug'ini qizdirilgan ko'mirdan o'tkazganda, CO va H aralashmasi hosil bo'ladi. 2 suv gazi (1200 dan yuqori haroratlarda C haqida):

C + HOH \u003d CO + H 2.

Bu aralashma gazsimon yoqilg'i sifatida keng qo'llaniladi.

Yuqori haroratlarda uglerod ko'plab metallarni oksidlaridan kamaytirishga qodir, bu esa metallurgiyada keng qo'llaniladi.

ZnO + C → Zn + CO

Eng muhim uglerod birikmalari

metall karbidlar.

Uglerodning gomozanjirlarni hosil qilishi odatiy hol bo'lganligi sababli, ko'pchilik karbidlarning tarkibi (-4) ga teng bo'lgan uglerodning oksidlanish darajasiga mos kelmaydi. Kimyoviy bog'lanish turiga ko'ra kovalent, ion-kovalent va metall karbidlari farqlanadi. Ko'pgina hollarda karbidlar mos keladigan oddiy moddalar yoki ularning oksidlarini uglerod bilan kuchli isitish orqali olinadi.

T o t o

V 2 O 5 + 7C → 2VC + 5CO; Ca + 2 C → CaC 2.

Bunda har xil tarkibdagi karbidlar olinadi.

Tuzga o'xshash yoki ionli kovalent karbidlar bular faol va ba'zi boshqa metallarning birikmalari: Be 2 C, CaC 2, Al 4 C 3, Mn 3 C . Ushbu birikmalarda kimyoviy bog'lanish ion va kovalent o'rtasida oraliqdir. Suv yoki suyultirilgan kislotalar ta'sirida ular gidrolizlanadi va gidroksidlar va tegishli uglevodorodlar olinadi:

CaC 2 + 2HON → Ca (OH) 2 + C 2 H 2;

Al 4 C 3 + 12HOH → 4Al(OH) 3 + 3CH 4.

Metall karbidlarda uglerod atomlari metallar konstruksiyalarida oktaedral bo'shliqlarni egallaydi (yon kichik guruhlar). IV VIII guruhlar). Bular juda qattiq, o'tga chidamli va issiqlikka chidamli moddalar bo'lib, ularning ko'pchiligi metall xususiyatlarini namoyon qiladi: yuqori elektr o'tkazuvchanligi, metall yorqinligi. Bunday karbidlarning tarkibi keng doirada o'zgarib turadi. Shunday qilib, titanium karbidlari tarkibga ega TiC 0,6 1,0.

Kovalent karbidlar SiC va B 4 C. Ular polimerikdir. Ulardagi kimyoviy bog'lanish sof kovalentga yaqinlashadi, chunki bor va kremniy PSEda uglerodning qo'shnilari bo'lib, atom va OEO radiusi bo'yicha unga yaqin. Ular juda qattiq va kimyoviy jihatdan inertdir. Metan CH ni ham eng oddiy kovalent karbid deb hisoblash mumkin. 4 .

Uglerod galogenidlari

Uglerod galogenlar bilan ko'plab birikmalar hosil qiladi, ularning eng oddiylari formulaga ega C H al 4 , ya'ni uglerod tetrahalidlari. Ularda S.O. uglerod +4, sp 3 -S atomining gibridlanishi, shuning uchun molekulalar C N al 4 tetraedr. CF 4 gaz, CCl 4 suyuqlik, CBr 4 va CJ 4 qattiq moddalar. Faqat CF4 dan bevosita olingan F2 va C, uglerod boshqa galogenlar bilan reaksiyaga kirishmaydi. Tetraklorid uglerod disulfidini xlorlash orqali olinadi:

CS 2 + 3Cl 2 \u003d CCl 4 + S 2 Cl 2.

Hammasi C H al 4 suvda erimaydi, lekin organik erituvchilarda eriydi.

t o, Kat

C H al 4 (g) + 2HON (g) \u003d CO 2 + 4HNa l (d) (gidroliz kuchli qizdirilganda va katalizator ishtirokida sodir bo'ladi). Amaliy ahamiyatga ega CF 4, SS l 4.

CF4 , shuningdek, masalan, boshqa ftorli uglerod birikmalari CF2Cl2 (difluorodixlorometan) sovutgich mashinalarining freon ishlovchi moddalari sifatida ishlatiladi.

CCl 4 organik moddalar (yog'lar, yog'lar, qatronlar), shuningdek, yong'inga qarshi vositalar uchun suyuqlik uchun yonmaydigan erituvchi sifatida ishlatiladi.

Uglerod oksidi (P).

Uglerod oksidi (P) CO - rangsiz, hidsiz gaz, suvda ozgina eriydi. Juda zaharli (uglerod oksidi): CO bilan bog'liq qon gemoglobini O bilan birlashish qobiliyatini yo'qotadi. 2 va uning tashuvchisi bo'ling.

Uglerod oksidi (P) olinadi:

uglerod 2C + O ning to'liq bo'lmagan oksidlanishi bilan 2 = 2CO;

sanoatda ular reaksiya orqali olinadi: CO 2 + C = 2CO;
qizib ketgan suv bug'ini issiq ko'mirdan o'tkazganda:

C + HOH \u003d CO + H 2 t o

karbonillarning parchalanishi Fe (CO) 5 → Fe + 5 CO;
Laboratoriyada CO chumoli kislotasiga suvni olib tashlaydigan moddalar bilan ta'sir qilish orqali olinadi ( H 2 SO 4, P 2 O 5):

HCOOH → CO + HOH.

Biroq, CO formik angidrid emas, chunki CO tarkibida uglerod uch valentli, HCOOHda esa to'rt valentli. Shunday qilib, CO tuz hosil qilmaydigan oksiddir.

CO ning suvda eruvchanligi past va kimyoviy reaktsiya sodir bo'lmaydi. CO molekulasida, molekulada bo'lgani kabi N 2 uch tomonlama bog'lanish. Valentlik bogʻlanish usuliga koʻra 2 ta bogʻlanish ikki juft boʻlmagan p-elektron C va O (har bir atomning), uchinchisi esa donor-akseptor mexanizmi boʻyicha C ning erkin 2p orbitali hisobiga hosil boʻladi. kislorod atomining atomi va 2p elektron juftligi: C ≡ O CO uchli aloqasi juda kuchli va uning energiyasi juda katta (1066 kJ / mol) ga qaraganda ko'proq. N 2 . Uglerod oksidi (P) uchun quyidagi uch turdagi reaktsiyalar xarakterlidir:

oksidlanish reaktsiyalari. CO kuchli qaytaruvchi vositadir, ammo molekuladagi kuchli uch aloqa tufayli CO ishtirokidagi oksidlanish-qaytarilish reaksiyalari faqat yuqori haroratlarda tez boradi. Metallurgiyada qizdirilganda CO ning yordami bilan oksidlarning qaytarilishi katta ahamiyatga ega.

Fe 2 O 3 + 3CO = 3CO 2 + 2Fe.

CO kislorod bilan oksidlanishi mumkin: t o

2CO + O 2 \u003d 2CO 2.

CO ning yana bir xarakterli kimyoviy xossasi bu moyillikdirqo'shilish reaktsiyalari, bu CO dagi uglerodning valentlik toʻyinmaganligi bilan bogʻliq (bu reaksiyalarda uglerod tetravalent holatga oʻtadi, bu CO dagi uglerodning trivalentligiga qaraganda koʻproq xarakterlidir).

Shunday qilib, CO xlor bilan reaksiyaga kirishib, fosgen COC hosil qiladi l2 :

CO + Cl 2 \u003d COCl 2 (bu reaksiyada CO ham qaytaruvchi moddadir). Reaksiya yorug'lik va katalizator ta'sirida tezlashadi. Fosgen jigarrang gaz, juda zaharli kuchli zaharli modda. Sekin-asta gidrolizlanadi COCl 2 + 2 HOH → 2 HCl + H 2 CO 3.

Fosgen turli moddalarni sintez qilishda ishlatiladi va birinchi jahon urushida kimyoviy urush agenti sifatida ishlatilgan.

Qizdirilganda CO oltingugurt bilan reaksiyaga kirishib, uglerod sulfoksid hosil qiladi COS:

CO + S = COS (gaz).

Bosim ostida qizdirilganda CO vodorod bilan reaksiyaga kirishib, metanol hosil qiladi

t o , p

CO + 2H 2 ↔ CH 3 OH.

CO va H dan metanol sintezi 2 eng muhim kimyoviy ishlab chiqarishlardan biri.

Ko'pgina boshqa uglerod birikmalaridan farqli o'laroq, CO molekulasi C atomida bo'linmagan elektron juftiga ega, shuning uchun CO molekulasi harakat qila oladi. ligand turli komplekslarda. Metall atomlariga CO ning qoʻshilishi natijasida hosil boʻladigan mahsulotlar ayniqsa koʻp boʻlib, ular karbonillar deb ataladi. 1000 ga yaqin karbonillar, shu jumladan CO dan tashqari boshqa ligandlarni o'z ichiga olgan karbonillar ma'lum. Karbonillar (komplekslar) oladi:

T, p t, p

Fe + 5CO → Ni + 4CO → .

Gazsimon, suyuq va qattiq karbonillar mavjud bo'lib, ularda metallning oksidlanish darajasi 0 ga teng.Qizdirilganda karbonillar parchalanadi va tozaligi juda yuqori bo'lgan chang metallar olinadi:

t o

Ni(CO) 4 → Ni + 4CO.

Karbonillar sintezda va yuqori darajada sof metallar olishda ishlatiladi. CO kabi barcha karbonillar juda zaharli.

Uglerod oksidi (IV).

CO 2 molekulasi chiziqli tuzilishga ega (O = C = O), Sp uglerod atomining gibridlanishi. s tipidagi ikkita bog'lanish ikkitaning bir-biriga o'xshashligi tufayli paydo bo'ladi Sp C atomining gibrid orbitallari va ikkita 2p X juftlanmagan elektronli ikkita kislorod atomining orbitallari. p tipidagi ikkita boshqa bog'lanish 2p ni bir-biriga yopishganda paydo bo'ladi y - va 2p z - mos keladigan 2p bilan C atomining orbitallari (gibrid bo'lmagan). y - va 2p z - kislorod atomlarining orbitallari.

CO 2 ni olish:

- sanoatdaohaktoshni qovurish natijasida olinadi

CaCO 3 → CaO + CO 2;

Laboratoriyada reaksiyaga ko'ra Kipp apparatida olinadi

CaCO 3 + 2HCl → CaCl 2 + CO 2 + HOH.

CO ning fizik xususiyatlari 2 : bu gaz, havodan og'irroq, suvda eruvchanligi past (0 da O 1 litr suvda C 1,7 litr CO ni eritadi 2 va 15 da C 1 litr CO ni eritadi 2 ), erigan CO ning bir qismi esa 2 karbonat kislota hosil qilish uchun suv bilan reaksiyaga kirishadi:

HOH + CO 2 ↔ H 2 CO 3 . Muvozanat chapga (←) siljiydi, shuning uchun erigan CO ning katta qismi 2 kislota emas, balki CO 2 shaklida.

IN kimyoviy jihatdan CO 2 ko'rsatadi: a) kislota oksidining xossalari va ishqor eritmalari bilan o'zaro ta'sirlashganda karbonatlar hosil bo'ladi va CO ning ortiqcha bo'lishi bilan. 2 bikarbonatlar:

2NaOH + CO 2 → Na 2 CO 3 + H 2 O NaOH + CO 2 → NaHCO 3.

b) oksidlovchi xossalari, lekin oksidlovchi xossalari CO2 juda zaif, chunki S.O. = +4 bu uglerodning eng xarakterli oksidlanish darajasi. Shu bilan birga, CO 2 CO yoki C ga kamayadi:

C + CO 2 ↔ 2CO.

C O 2 soda ishlab chiqarishda, yong'inlarni o'chirishda, mineral suv tayyorlashda, sintezlarda inert muhit sifatida ishlatiladi.

Karbon kislotasi va uning tuzlari

Karbon kislotasi faqat suyultirilgan suvli eritmalarda ma'lum. CO ning o'zaro ta'siridan hosil bo'ladi 2 suv bilan. Suvli eritmada erigan CO ning ko'p qismi 2 gidratlangan holatda va faqat kichik qismi H shaklida 2 CO 3, HCO 3 -, CO 3 2- , ya'ni muvozanat suvli eritmada o'rnatiladi:

CO 2 + HOH ↔ H 2 CO 3 ↔ H + + HCO 3 - ↔ 2H + + CO 3 2-.

Muvozanat kuchli chapga siljigan (←) va uning holati harorat, atrof-muhit va boshqalarga bog'liq.

Karbon kislotasi kuchsiz kislota hisoblanadi (K 1 = 4,2 ∙ 10 -7 ). Bu ko'rinadigan ionlanish konstantasi K va u. , u suvda erigan CO ning umumiy miqdori bilan bog'liq 2 , va karbonat kislotasining haqiqiy konsentratsiyasiga emas, bu aniq ma'lum emas. Ammo molekulalar H 2 CO 3 eritmada kichik bo'lsa, haqiqiy K va u. karbonat kislota yuqorida ko'rsatilganidan ancha ko'p. Shunday qilib, aftidan, K ning haqiqiy qiymati 1 ≈ 10 -4 , ya'ni o'rtacha quvvatdagi karbonat kislotasi.

Tuzlar (karbonatlar) odatda suvda ozgina eriydi. Karbonatlar yaxshi eriydi+ , Na + , R v + , Cs + , Tl +1 , NH 4 + . Bikarbonatlar, karbonatlardan farqli o'laroq, asosan suvda eriydi.

Tuz gidrolizi: Na 2 CO 3 + HOH ↔ NaHCO 3 + NaOH (pH> 7).

Qizdirilganda karbonatlar parchalanib, metall oksidi va CO ni hosil qiladi 2 .Kation hosil qiluvchi elementning metall xossalari qanchalik kuchli bo'lsa, karbonat shunchalik barqaror bo'ladi. Shunday qilib, Na2CO3 parchalanmasdan eriydi; CaCO 3 825 da parchalanadi o C va Ag 2 CO 3 100 da parchalanadi O C. Bikarbonatlar ozgina qizdirilganda parchalanadi:

2NaHCO 3 → Na 2 CO 3 + CO 2 + H 2 O.

Karbamid va uglerod disulfidi.

Karbamid yoki karbamid CO ta'sirida olinadi 2 suvli eritma uchun H 3 N 130 o C va 1∙10 7 Pa da.

CO 2 + 2H 3 N \u003d CO (NH 2) 2 + H 2 O.

Karbamid oq kristall moddadir. U azotli o'g'it sifatida, chorva mollarini boqish uchun, plastmassa, farmatsevtika (veronal, luminal) ishlab chiqarish uchun ishlatiladi.

Uglerod disulfidi (uglerod disulfidi) CS2 normal sharoitda uchuvchi rangsiz suyuqlik, zaharli. Toza CS2 engil yoqimli hidga ega, ammo havo bilan aloqa qilganda uning oksidlanish mahsulotlarining jirkanch hidi bor. Uglerod disulfidi suvda erimaydi, qizdirilganda (150 O C) CO ga gidrolizlanadi 2 va H 2 S:

CS 2 + 2HOH = CO 2 + 2H 2 S.

Uglerod disulfidi oson oksidlanadi va havoda ozgina qizdirilganda oson yonadi: CS 2 + 3 O 2 \u003d CO 2 + 2 SO 2.

Uglerod disulfidi oltingugurt bug'ining issiq ko'mir bilan o'zaro ta'siri natijasida hosil bo'ladi. Uglerod disulfidi organik moddalar, fosfor, oltingugurt, yod uchun yaxshi hal qiluvchi sifatida ishlatiladi. Katta qismi CS2 U viskoza ipak olish uchun va qishloq xo'jaligida zararkunandalarga qarshi kurash vositasi sifatida ishlatiladi.

Gidrosiyanik, tiosiyanat va siyanik kislotalar.

Hidrosiyan kislotasi HCN (yoki gidrosiyan kislotasi) chiziqli tuzilishga ega, xona haroratida chapga siljigan tautomer muvozanatidagi 2 turdagi molekulalardan iborat:

H C ≡ N ↔ H N ≡ C

siyanid izosiyanidi

vodorod vodorod

HCN u bodom hidli uchuvchi suyuqlik, eng kuchli zaharlardan biri bo'lib, har qanday nisbatda suv bilan aralashadi. suvli eritmada HCN - kuchsiz kislota (K = 7,9 ∙ 10-10 ), bu karbonat kislotadan ancha zaifdir.

Sanoatda HCN katalitik reaksiya natijasida olingan:

t o , kat

CO + NH 3 → HCN + HOH.

Tuzlar (sianidlar) qizdirilganda karbonatlarning uglerod bilan qaytarilishi natijasida olinadi:

Na 2 CO 3 + C + 2NH 3 \u003d 2NaCN + 3H 2 O.

Vodorod siyanidi organik sintezda ishlatiladi va NaCN va KCN oltin qazib olishda, murakkab sianidlarni olishda va hokazo.

Sianidlar asosiy ( NaCN) va kislota (JCN ). Asosiy siyanidning gidrolizi:

NaCN + HOH ↔ NaOH + HCN (pH > 7).

Kislotali siyanidning gidrolizi ikkita kislota hosil qiladi:

JCN + HOH = HJO + HCN.

siyanidlar d -elementlar suvda erimaydi, lekin murakkab hosil bo'lganligi sababli ular asosiy siyanidlar ishtirokida oson eriydi:

4KCN + Mn(CN) 2 = K 4 .

Murakkab siyanidlar juda barqaror.

Vodorod tiosiyanat HSCN yoki HNCS chiziqli tuzilishga ega va ikki turdagi molekulalardan iborat: HSC ≡ NyokiH N = C = S. Kristalli tiosiyanatdaNaNCS, Ba(NCS) 2 metall ioni azot atomi yaqinida joylashgan; VAgSCN, hg(SCN) 2 oltingugurt atomi yaqinidagi metall ioni.

Todanidlar yoki tiosiyanatlar oltingugurtning ishqoriy metall siyanidlariga (oltingugurt bilan qaynash eritmalari) ta'sirida olinadi:

KCN + S = KNCS.

Suvsiz vodorod tiosiyanat qo'rg'oshin (yoki simob) tiosiyanatni oqimda qizdirish orqali olinadi.H2 S:

Rv(SCN)2 + H2 S →RvS↓ + 2HNCS.

HNCSo'tkir hidli rangsiz yog'li suyuqlik, oson parchalanadi. U suvda, suvli eritmada yaxshi eriydiHNCSkuchli tiosiyanat kislota hosil qiladi (K = 0,14). Rodanidlar asosan matolarni bo'yashda ishlatiladi vaNH4 CNSion reaktivi sifatida ishlatiladiFe3+ .

Bundan tashqari, tautomer siyanoik (HOCN) va izosiyanik (HNCO) kislotalar:

Xona haroratidagi bu muvozanat chapga siljiydi.

Tuzlar siyanatlar va izosiyanatlar siyanidlarni oksidlash orqali olinadi: 2KCN + O2 = 2 KOCN. Suvli eritmadagi siyanik kislota o'rtacha kuchli kislotadir.

bilish

uglerod va kremniyning davriy sistemadagi o'rni, tabiatda mavjudligi va amaliy qo'llanilishi;
uglerod va kremniyning atom tuzilishi, valentligi, oksidlanish darajalari;
oddiy moddalar - grafit, olmos va kremniyni olish usullari va xossalarini; uglerodning yangi allotropik shakllari;
uglerod va kremniy birikmalarining asosiy turlari;
germaniy kichik guruhi elementlarining xususiyatlari;

imkoniyatiga ega bo'lish

uglerod va kremniyning oddiy moddalarini olish reaksiyalari va bu moddalarning kimyoviy xossalarini tavsiflovchi reaksiyalar tenglamalarini tuzish;
uglerod guruhidagi elementlarning xossalarini solishtirish;
uglerod va kremniyning amaliy muhim birikmalarini tavsiflash;
uglerod va kremniy ishtirok etadigan reaksiyalar tenglamalari bo'yicha hisob-kitoblarni amalga oshirish;

Shaxsiy

Uglerod, kremniy va ularning birikmalari ishtirokidagi reaksiyalarning borishini bashorat qilish malakalari.

Atomlarning tuzilishi. Tabiatda tarqalishi

Davriy sistemaning IVA guruhi atom raqamlari juft boʻlgan beshta elementdan iborat: uglerod C, silikon Si, germaniy Ge, qalay Sn va qoʻrgʻoshin Pb (21.1-jadval). Tabiatda guruhning barcha elementlari barqaror izotoplarning aralashmasidir. Uglerod ikkita izogonaga ega - *|S (98,9%) va *§S (1,1%). Bundan tashqari, tabiatda "|C bilan" radioaktiv izotopning izlari mavjud t t= 5730 yil. U doimiy ravishda yer atmosferasida kosmik nurlanish neytronlarining azot yadrolari bilan to'qnashuvi paytida hosil bo'ladi:

21.1-jadval

IVA guruhi elementlarining xususiyatlari

* Biogen element.

Uglerodning asosiy izotopi kimyo va fizikada alohida ahamiyatga ega, chunki u atom massa birligiga asoslanadi, ya'ni { /2 atom massasining bir qismi ‘ICO Ha).

Kremniyning tabiatda uchta izotopi bor; ular orasida eng keng tarqalgani ^)Si (92,23%). Germaniyning beshta izotopi bor (j^Ge - 36,5%). Qalay - 10 ta izotop. Bu kimyoviy elementlar orasida rekorddir. Eng keng tarqalgani 12 5 gSn (32,59%). Qo'rg'oshinning to'rtta izotopi bor: 2 SgPb (1,4%), 2 S|Pb (24,1%), 2S2bL (22,1%) va 2S2bL (52,4%). Qo'rg'oshinning so'nggi uchta izotoplari uran va toriyning tabiiy radioaktiv izotoplarining parchalanishining yakuniy mahsulotidir va shuning uchun ularning er qobig'idagi tarkibi Yerning butun mavjudligi davomida ortib bordi.

Er qobig'ida tarqalishi bo'yicha uglerod birinchi o'nta kimyoviy elementlardan biridir. U grafit, ko'mirning ko'p navlari, neft, tabiiy yonuvchi gaz, ohaktosh (CaCO e), dolomit (CaCO 3 -MgC0 3) va boshqa karbonatlarning bir qismi sifatida uchraydi. Tabiiy olmos mavjud uglerodning ahamiyatsiz qismini tashkil qilsa-da, u go'zal va eng qattiq mineral sifatida juda qimmatlidir. Lekin, albatta, uglerodning eng yuqori qiymati shundaki, u barcha tirik organizmlar tanasini tashkil etuvchi bioorganik moddalarning tarkibiy asosi hisoblanadi. Uglerod haqli ravishda hayot mavjudligi uchun zarur bo'lgan ko'plab kimyoviy elementlardan birinchisi hisoblanadi.

Kremniy er qobig'idagi ikkinchi eng ko'p elementdir. Qum, loy va siz ko'rgan ko'plab jinslar kremniy minerallaridan iborat. Kremniy oksidining kristalli navlari bundan mustasno, uning barcha tabiiy birikmalari silikatlar, ya'ni. turli kremniy kislotalarning tuzlari. Bu kislotalarning o'zlari alohida moddalar sifatida olinmagan. Ortosilikatlar SiOj ~ ionlarini o'z ichiga oladi, metasilikatlar polimer zanjirlaridan (Si0 3 ") iborat w. Ko'pchilik silikatlar kremniy va kislorod atomlari ramkasiga qurilgan bo'lib, ular orasida har qanday metallar va ba'zi metall bo'lmaganlar (ftor) atomlari joylashishi mumkin. ma'lum kremniy minerallariga kvarts Si0 2, dala shpati (ortoklaza KAlSi 3 0 8), slyudalar (muskovit KAl 3 H 2 Si 3 0 12) kiradi.Jami 400 dan ortiq kremniy minerallari ma'lum.Kremniy birikmalari zargarlik buyumlarining yarmidan ko'pi va manzarali toshlar.Kislorodli kremniy ramka suvda past eruvchan kremniy minerallarini keltirib chiqaradi.Faqat issiq er osti buloqlaridan ming yillar davomida kremniy birikmalarining o'simtalari va qobiqlari cho'kishi mumkin.Yasper bu turdagi jinslarga tegishli.

Uglerod, kremniy, qalay va qo'rg'oshinning kashf etilgan vaqti haqida gapirishning hojati yo'q, chunki ular qadimgi zamonlardan beri oddiy moddalar yoki birikmalar shaklida ma'lum. Germaniy 1886-yilda K.Vinkler (Germaniya) tomonidan kam uchraydigan argirodit mineralida topilgan. Tez orada ma'lum bo'ldiki, bunday xossalarga ega elementning mavjudligi D. I. Mendeleyev tomonidan bashorat qilingan. Yangi elementning nomlanishi bahs-munozaralarga sabab bo'ldi. Mendeleev Vinklerga yozgan maktubida bu nomni qattiq qo'llab-quvvatlagan germaniy.

IVA guruhi elementlarining tashqi tomonida to'rtta valentlik elektron mavjud s- va p-kichik darajalar:

Atomlarning elektron formulalari:

Asosiy holatda bu elementlar ikki valentli, hayajonlangan holatda esa to'rt valentli bo'ladi:

Uglerod va kremniy ikki valentli holatda juda kam kimyoviy birikmalar hosil qiladi; deyarli barcha barqaror birikmalarda ular tetravalentdir. Guruhdan pastroqda, germaniy, qalay va qo'rg'oshin uchun ikki valentli holatning barqarorligi oshadi va to'rt valentli holatning barqarorligi pasayadi. Shuning uchun qo'rg'oshin (IV) birikmalari o'zini kuchli oksidlovchi sifatida tutadi. Bu naqsh VA guruhida ham namoyon bo'ladi. Uglerod va guruhning qolgan elementlari o'rtasidagi muhim farq - bu gibridlanishning uch xil holatida kimyoviy aloqalar hosil qilish qobiliyatidir - sp, sp2 Va sp3. Kremniyning amalda faqat bitta gibrid holati qolgan. sp3. Bu uglerod va kremniy birikmalarining xususiyatlarini solishtirganda aniq namoyon bo'ladi. Masalan, karbon monoksit CO 2 gaz (karbonat angidrid), silikon oksidi Si0 2 esa o'tga chidamli moddadir (kvars). Birinchi modda gazsimon, chunki at sp-uglerodning gibridlanishi, CO 2 molekulasida barcha kovalent bog'lanishlar yopiladi:

Molekulalar orasidagi tortishish kuchsiz va bu moddaning holatini belgilaydi. Kremniy oksidida to'rt gibrid 5p 3 silikon orbitalni ikkita kislorod atomida yopish mumkin emas. Kremniy atomi to'rtta kislorod atomiga bog'langan, ularning har biri o'z navbatida boshqa kremniy atomiga bog'langan. Bu barcha atomlar orasidagi bog'lanishlarning bir xil kuchiga ega bo'lgan ramka tuzilishiga aylanadi (diagramma, 1-jild, 40-betga qarang).

Metan CH 4 va silan SiH 4 kabi bir xil gibridlanishga ega bo'lgan uglerod va kremniy birikmalari tuzilishi va fizik xususiyatlari bo'yicha o'xshashdir. Ikkala modda ham gazdir.

IVA elementlarining elektromanfiyligi VA guruhi elementlariga nisbatan pastroq va bu ayniqsa 2 va 3-davr elementlarida seziladi. IVA guruhidagi elementlarning metallligi VA guruhiga qaraganda aniqroq. Grafit shaklidagi uglerod o'tkazgichdir. Kremniy va germaniy yarim o'tkazgichlar, qalay va qo'rg'oshin esa haqiqiy metallardir.

IVA guruhi eng muhim elementlarni o'z ichiga oladi, ularsiz biz ham, biz yashayotgan Yer ham bo'lmaydi. Bu uglerod - barcha organik hayotning asosi va kremniy - minerallar shohligining "monarxi".

Agar uglerod va kremniy tipik metall bo'lmaganlar, qalay va qo'rg'oshin esa metallar bo'lsa, germaniy oraliq o'rinni egallaydi. Ba'zi darsliklarda uni metall bo'lmagan, boshqalari esa metall deb tasniflaydi. U kumushsimon oq rangga ega va metallga o'xshaydi, lekin olmosga o'xshash kristall panjaraga ega va kremniy kabi yarim o'tkazgichdir.

Ugleroddan qo'rg'oshingacha (metall bo'lmagan xususiyatlarning pasayishi bilan):

w salbiy oksidlanish darajasining barqarorligi pasayadi (-4)

w eng yuqori musbat oksidlanish darajasining barqarorligi pasayadi (+4)

w past ijobiy oksidlanish holatining barqarorligini oshiradi (+2)

Uglerod barcha organizmlarning asosiy tarkibiy qismidir. Tabiatda uglerod (olmos, grafit) va birikmalar (tabiiy gaz va neft tarkibidagi karbonat angidrid, turli karbonatlar, metan va boshqa uglevodorodlar) bilan hosil bo'lgan oddiy moddalar ham mavjud. Ko'mirdagi uglerodning massa ulushi 97% ga etadi.
Asosiy holatdagi uglerod atomi almashinuv mexanizmi bilan ikkita kovalent bog'lanish hosil qilishi mumkin, ammo bunday birikmalar normal sharoitda hosil bo'lmaydi. Qo'zg'aluvchan holatga o'tadigan uglerod atomi barcha to'rtta valentlik elektronidan foydalanadi.
Uglerod juda ko'p allotropik modifikatsiyalarni hosil qiladi (16.2-rasmga qarang). Bu olmos, grafit, karbin, turli fullerenlar.

Noorganik moddalarda uglerodning oksidlanish darajasi + II va + IV ga teng. Uglerodning bu oksidlanish darajalariga ega ikkita oksid mavjud.
Uglerod oksidi (II) rangsiz zaharli gaz, hidsiz. Arzimas nom - uglerod oksidi. U uglerod o'z ichiga olgan yoqilg'ining to'liq yonishi paytida hosil bo'ladi. Uning molekulasining elektron tuzilishini 121-betga qarang. CO ning kimyoviy xossalariga koʻra, tuz hosil qilmaydigan oksid qizdirilganda qaytaruvchi xususiyatga ega (juda faol boʻlmagan metallarning koʻplab oksidlarini metallga qaytaradi).
Uglerod oksidi (IV) rangsiz, hidsiz gazdir. Arzimas nomi - karbonat angidrid. Kislota oksidi. U suvda ozgina eriydi (jismoniy), qisman u bilan reaksiyaga kirishib, karbonat kislota H2CO3 hosil qiladi (bu moddaning molekulalari faqat juda suyultirilgan suvli eritmalarda mavjud).
Karbonat kislota juda zaif ikki asosli kislota bo'lib, ikki qator tuzlar (karbonatlar va gidrokarbonatlar) hosil qiladi. Karbonatlarning aksariyati suvda erimaydi. Bikarbonatlardan faqat gidroksidi metall va ammoniy bikarbonatlar alohida moddalar sifatida mavjud. Karbonat ioni ham, bikarbonat ioni ham asosning zarralaridir; shuning uchun suvli eritmalardagi karbonatlar ham, bikarbonatlar ham anion gidroliziga uchraydi.
Karbonatlardan eng muhimlari natriy karbonat Na2CO3 (soda, soda kuli, kir yuvish soda), natriy bikarbonat NaHCO3 (pishirish soda, pishirish soda), kaliy karbonat K2CO3 (kaliy) va kaltsiy karbonat CaCO3 (bo'r, marmar, ohaktosh).
Gaz aralashmasida karbonat angidrid mavjudligiga sifatli reaktsiya: sinov gazini ohak suvi (kaltsiy gidroksidning to'yingan eritmasi) orqali o'tkazishda kaltsiy karbonat cho'kmasi hosil bo'lishi va gazning keyingi o'tishi bilan cho'kmaning erishi. . Reaksiyalar sodir bo'ladi:

Ca2 + 2OH + CO2 = CaCO3 + H2O;
CaCO3 + CO2 + H2O = Ca2 + 2HCO3.

Farmakologiya va tibbiyotda turli xil uglerod birikmalari - karbonat kislota va karboksilik kislotalarning hosilalari, turli xil geterosikllar, polimerlar va boshqa birikmalar keng qo'llaniladi. Shunday qilib, karbolin (faollashtirilgan uglerod) tanadan turli toksinlarni so'rish va olib tashlash uchun ishlatiladi; grafit (malham shaklida) - teri kasalliklarini davolash uchun; uglerodning radioaktiv izotoplari - ilmiy tadqiqot uchun (radiokarbon tahlili).

Uglerod barcha organik moddalarning asosidir. Har bir tirik organizm asosan ugleroddan iborat. Uglerod hayotning asosidir. Tirik organizmlar uchun uglerod manbai odatda atmosfera yoki suvdan CO 2 hisoblanadi. Fotosintez natijasida u biologik oziq-ovqat zanjirlariga kiradi, unda tirik mavjudotlar bir-birini yoki bir-birining qoldiqlarini yeyadi va shu bilan o'z tanasini qurish uchun uglerodni ajratib oladi. Uglerodning biologik aylanishi oksidlanish va atmosferaga qaytish yoki ko'mir yoki neft shaklida utilizatsiya qilish bilan tugaydi.

Analitik reaksiyalar karbonat - ion CO 3 2-

Karbonatlar - bu beqaror, juda zaif karbonat kislota H 2 CO 3 ning tuzlari bo'lib, ular suvli eritmalarda erkin holatda beqaror va CO 2: H 2 CO 3 - CO 2 + H 2 O ajralib chiqishi bilan parchalanadi.

Ammoniy, natriy, rubidiy, seziy karbonatlari suvda eriydi. Litiy karbonat suvda ozgina eriydi. Boshqa metall karbonatlar suvda ozgina eriydi. Uglevodorodlar suvda eriydi. Karbonat - suvli eritmalardagi ionlar rangsiz, gidrolizga uchraydi. Ishqoriy metallar bikarbonatlarining suvli eritmalari ularga bir tomchi fenolftalein eritmasi qo‘shilganda bo‘yalmaydi, bu esa karbonat eritmalarini bikarbonat eritmalaridan farqlash imkonini beradi (farmakopeya testi).

1. Bariy xlorid bilan reaksiyasi.

Ba 2+ + COz 2 - -> BaCO 3 (oq kristalli)

Karbonatlarning shunga o'xshash cho'kmalari kaltsiy kationlarini (CaCO 3) va stronsiyni (SrCO 3) beradi. Choʻkma mineral kislotalarda va sirka kislotada eriydi. H 2 SO 4 eritmasida oq cho`kma BaSO 4 hosil bo`ladi.

HC1 eritmasi cho'kma to'liq eriguncha sekin tomchilab qo'shiladi: BaCO3 + 2 HC1 -> BaC1 2 + CO 2 + H 2 O

2. Magniy sulfat bilan reaksiya (farmakopeya).

Mg 2+ + CO3 2 - -> MgCO 3 (oq)

Bikarbonat - HCO 3 ioni - faqat qaynatilganda magniy sulfat bilan MgCO 3 cho'kmasini hosil qiladi: Mg 2+ + 2 HCO3- -> MgCO 3 + CO 2 + H 2 O

MgCO 3 cho'kmasi kislotalarda eriydi.

3. Mineral kislotalar bilan reaksiya (farmakopeya).

CO 3 2- + 2 H 3 O \u003d H 2 CO 3 + 2H 2 O

HCO 3 - + H 3 O + = H 2 CO 3 + 2H 2 O

H 2 CO 3 -- CO 2 + H 2 O

Evolyutsiyalangan gazsimon CO 2 bariton yoki ohak suvining gazlarni, gaz pufakchalarini (CO 2) aniqlash moslamasida, probirkada - qabul qiluvchida - eritmaning loyqaligi bilan aniqlanadi.

4. Uranilgeksasiyanoferrat (II) bilan reaksiya.

2CO 3 2 - + (UO 2) 2 (jigarrang) -> 2 UO 2 CO 3 (rangsiz) + 4 -

Uranil geksasiyanoferrat (II) ning jigarrang eritmasi uranil asetat (CH 3 COO) 2 UO 2 eritmasini kaliy geksasianoferrat (II) eritmasi bilan aralashtirish orqali olinadi:

2(CH 3 COO) 2 GO 2 + K 4 -> (UO 2) 2 + 4 CH 3 Pishirish

Olingan probirkaga Na 2 CO 3 yoki K 2 CO 3 eritmasidan qo'ng'ir rang yo'qolguncha aralashtirib, tomchilab qo'shiladi.

5. Kaltsiy kationlari va ammiak bilan reaksiyaga kirishib, karbonat - ionlar va bikarbonat - ionlarning alohida ochilishi.

Agar eritmada bir vaqtning o'zida karbonat - ionlari va bikarbonat - ionlari bo'lsa, ularning har birini alohida ochish mumkin.

Buning uchun, avvalo, tahlil qilinayotgan eritmaga CaCl 2 eritmasidan ortiqcha qo'shiladi. Bunday holda, CO3 2 - CaCO 3 shaklida cho'kadi:

COz 2 - + Ca 2+ \u003d CaCO 3

Bikarbonat - ionlar eritmada qoladi, chunki suvda Ca (HCO 3) 2 eritmalari mavjud. Cho'kma eritmadan ajratiladi va ikkinchisiga ammiak eritmasi qo'shiladi. HCO 2 - ammiak va kaltsiy kationlari bilan anionlar yana CaCO 3 ni cho'kadi: HCO s - + Ca 2+ + NH 3 -> CaCO3 + NH 4 +

6. Karbonat - ionning boshqa reaksiyalari.

Karbonat - ionlar temir (III) xlorid FeCl 3 bilan reaksiyaga kirishganda, jigarrang cho'kma Fe (OH) CO 3, kumush nitrat bilan - kumush karbonat Ag 2 CO3 ning oq cho'kmasi, HbTO3 da eriydi va suvda qaynatilganda parchalanadi. qorong'i cho'kma Ag 2 O ISO 2: Ag 2 CO 3 -> Ag 2 O + CO 2

Asetat ionining analitik reaktsiyalari - CH 3 COO "

Asetat - ion CH 3 COO- - kuchsiz bir asosli sirka kislotaning anioni CH 3 COOH: suvli eritmalarda rangsiz, gidrolizga uchraydi, oksidlanish-qaytarilish xususiyatiga ega emas; ancha samarali ligand bo'lib, ko'plab metall kationlari bilan barqaror asetat komplekslarini hosil qiladi. Kislotali muhitda spirtlar bilan reaksiyaga kirishganda efirlar beradi.

Ammoniy, gidroksidi va boshqa ko'pgina metall asetatlar suvda yaxshi eriydi. Kumush asetatlar CH 3 COOAg va simob (I) boshqa metallarning atsetatlariga qaraganda suvda kamroq eriydi.

1. Temir (III) xlorid bilan reaksiya (farmakopeya).

PH = 5-8 da Fe (III) kationlari bilan atsetat - ion eriydigan to'q qizil (kuchli choy rangi) atsetat yoki temir (III) gidroksiasetat hosil qiladi.

Suvli eritmada qisman gidrolizlanadi; eritmaning mineral kislotalar bilan kislotalanishi gidrolizni inhibe qiladi va eritmaning qizil rangining yo'qolishiga olib keladi.

3 CH3COOH + Fe --> (CH 3 COO) 3 Fe + 3 H +

Qaynatganda eritmadan asosiy temir atsetat (III) ning qizil-jigarrang cho'kmasi tushadi:

(CH 3 COO) 3 Fe + 2 H 2 O<- Fe(OH) 2 CH 3 COO + 2 СН 3 СООН

Temir (III) va asetat - ionlari kontsentratsiyasining nisbatiga qarab, cho'kmaning tarkibi o'zgarishi va masalan, Fe OH (CH 3 COO) 2, Fe 3 (OH) 2 O formulalariga mos kelishi mumkin. 3 (CH 3 COO), Fe 3 O (OH) (CH 3 COO) 6 yoki Fe 3 (OH) 2 (CH 3 COO) 7.

Reaksiyaga temir (III) bilan cho'kma hosil qiluvchi CO 3 2 -, SO 3 "-, PO 4 3 -, 4 anionlari, shuningdek, SCN-anionlar (Fe 3+ kationlari bilan qizil komplekslar beradigan) aralashadi. yodid - ion G, yod 1 2 gacha oksidlanib, eritmaga sariq rang beradi.

2. Sulfat kislota bilan reaksiyasi.

Asetat - kuchli kislotali muhitda ion zaif sirka kislotasiga aylanadi, uning bug'lari sirkaning o'ziga xos hidiga ega:

CH 3 COO- + H +<- СН 3 СООН

Reaksiyaga NO 2 \ S 2 -, SO 3 2 -, S 2 O 3 2 - anionlari to'sqinlik qiladi, ular ham konsentrlangan H 2 SO4 muhitida o'ziga xos hidli gazsimon mahsulotlarni chiqaradilar.

3. Sirka etil efirining hosil boʻlish reaksiyasi (farmakopeya).

Reaksiya sulfat kislotali muhitda olib boriladi. Etanol bilan:

CH 3 COO- + H + - CH 3 COOH CH 3 COOH + C 2 H 5 OH \u003d CH 3 COOS 2 H 4 + H 2 O

Chiqarilgan etil asetat xarakterli yoqimli hid bilan aniqlanadi. Kumush tuzlari bu reaksiyani katalizlaydi, shuning uchun reaksiya jarayonida oz miqdorda AgNO 3 qo'shish tavsiya etiladi.

Xuddi shunday, amil spirti C 5 HcOH bilan reaksiyaga kirishganda, yoqimli hidli amil asetat CH 3 COOC 5 Ni (-nok-) ham hosil bo'ladi.Etil asetatning xarakterli hidi seziladi, bu aralashmaning ehtiyotkorlik bilan qizdirilishi bilan kuchayadi.

Analitik reaksiyalar tartrat - ROS ioni - CH(OH) - CH(OH) - COMP. Tartrat ioni - kuchsiz ikki asosli tartarik kislotaning anioni:

HO-CH-COOH

Tartrat - ion suvda yaxshi eriydi. Suvli eritmalarda tartrat ionlari rangsiz, gidrolizga uchraydi va kompleks hosil bo'lishga moyil bo'lib, ko'plab metallarning kationlari bilan barqaror tartrat komplekslarini beradi. Tartar kislotasi ikki qator tuzlarni hosil qiladi - o'rta zaryadli tartrat - COCH (OH) CH (OH) COO - ion va kislotali tartratlar - bir zaryadli gidrotartrati bo'lgan gidrotartratlar - HOOOCH (OH) CH (OH) COO. - ion. Kaliy gidrotartrat (-tartar-) KNS 4 H 4 O 6 suvda amalda erimaydi, u kaliy kationlarini ochish uchun ishlatiladi. O'rtacha kaltsiy tuzi ham suvda ozgina eriydi. O'rtacha kaliy tuzi K 2 C 4 H 4 O 6 suvda yaxshi eriydi.

I. Kaliy xlorid bilan reaksiya (farmakopeya).

C 4 H 4 O 6 2 - + K + + H + -> KNS 4 H 4 O 6 1 (oq)

2. Rezorsin bilan kislotali muhitda reaksiya (farmakopeya).

Tartratlar konsentrlangan sulfat kislota muhitida rezorsinol meta - C 6 H 4 (OH) 2 bilan qizdirilganda gilos qizil reaksiya mahsulotlarini hosil qiladi.

14) Kumushning ammiak kompleksi bilan reaksiyalari. Metall kumushning qora cho'kmasi tushadi.

15) Temir (II) sulfat va vodorod periks bilan reaksiya.

Tartratlar bo'lgan eritmaga FeSO 4 va H 2 O 2 ning suyultirilgan suvli eritmasini qo'shish. ezilgan rangdagi beqaror temir kompleksining shakllanishiga olib keladi. NaOH ning gidroksidi eritmasi bilan keyingi ishlov berish kompleksning ko'k rangga ega bo'lishiga olib keladi.

Oksalat ionining analitik reaktsiyalari C 2 O 4 2-

Oksalat ioni C 2 O 4 2- - ikki asosli oksalat kislota H 2 C 2 O 4 anioni o'rtacha quvvatli, suvda nisbatan yaxshi eriydi. Suvli eritmalardagi oksalat ioni rangsiz, qisman gidrolizlangan, kuchli qaytaruvchi, samarali ligand - ko'plab metallarning kationlari bilan barqaror oksalat komplekslarini hosil qiladi. Ishqoriy metallarning oksalatlari, magniy va ammoniy suvda eriydi, boshqa metallar esa suvda ozgina eriydi.

1 Bariy xlorid bilan reaksiya Ba 2+ + C 2 O 4 2- \u003d BaC 2 O 4 (oq) Cho'kma mineral kislotalarda va sirka kislotasida (qaynatilganda) eriydi. 2. Kaltsiy xlorid bilan reaksiya (farmakopeya): Ca 2+ + C 2 O 4 2 - = CaC 2 O 4 (oq)

Cho'kma mineral kislotalarda eriydi, lekin sirka kislotasida erimaydi.

3. Kumush nitrat bilan reaksiyasi.

2 Ag + + C 2 O 4 2 - -> Ag2C2O 4 .|.(qaymoqli) Eruvchanlik sinovi. Cho'kma 3 qismga bo'linadi:

A). Birinchi probirkaga cho‘kma bilan HNO 3 eritmasidan tomchilab, cho‘kma eriguncha aralashtiriladi;

b). Ammiakning konsentrlangan eritmasidan cho`kma bilan ikkinchi probirkaga tomchilab, cho`kma eriguncha aralashtiriladi; V). Uchinchi probirkaga 4-5 tomchi HCl eritmasidan cho'kma qo'shing; Probirkada kumush xloridning oq cho'kmasi qoladi:

Ag 2 C 2 O 4 + 2 HC1 -> 2 AC1 (oq) + H 2 C 2 O 4

4. Kaliy permanganat bilan reaksiyasi. Kislotali muhitda KMPO 4 bilan oksalat ionlari CO 2 ajralib chiqishi bilan oksidlanadi; KMnO 4 eritmasi marganets (VII) ning marganets (II) ga qaytarilishi tufayli rangsiz bo'ladi:

5 C 2 O 4 2 - + 2 MnO 4 "+ 16 H + -> 10 CO 2 + 2 Mp 2+ + 8 H 2 O

KMPO 4 ning suyultirilgan eritmasi. Ikkinchisining rangi o'zgargan; gaz pufakchalarining chiqishi bor - CO 2 .

38 VA guruhining elementlari

Davriy sistemaning VA guruhining umumiy xarakteristikasi. s x p y shaklida VA guruhi elementlarining tashqi energiya darajasining elektron konfiguratsiyasi.

Arsenik va surma turli xil allotropik modifikatsiyaga ega: molekulyar va metall kristall panjaralari bilan. Biroq, katyonik shakllarning barqarorligini taqqoslash asosida (As 3+, Sb 3+) mishyak metall bo'lmagan, surma esa metall sifatida tasniflanadi.

VA guruhining elementlari uchun barqaror oksidlanish darajasi

Azotdan vismutgacha (metall bo'lmagan xususiyatlar kamaygan holda):

w salbiy oksidlanish darajasining barqarorligini pasaytiradi (-3) (m. vodorod birikmalarining xossalari)

w eng yuqori musbat oksidlanish darajasining barqarorligi pasayadi (+5)

w past ijobiy oksidlanish holatining barqarorligini oshiradi (+3)

16.1. IIIA, IVA va VA guruhlari elementlarining umumiy tavsifi


B Bor 0,776	C Uglerod 0,620	N Azot 0,521
Alyuminiy 1,312	Si Kremniy 1,068	P Fosfor 0,919
Ga Galiy 1,254	Germaniy 1,090	Sifatida Arsenik 1,001
In Indiy 1,382	sn Qalay 1,240	Sb Surma 1,193
Tl Talyum 1,319	Pb Qo'rg'oshin 1,215	Bi vismut 1,295

Elementlar tabiiy sistemasining ushbu uch guruhining tarkibi 16.1-rasmda ko'rsatilgan. Bu erda atomlarning orbital radiuslarining qiymatlari (angstromlarda) ham berilgan. Aynan shu guruhlarda metallar hosil qiluvchi elementlar (orbital radiusi 1,1 angstromdan katta) va nometalllarni hosil qiluvchi elementlar (orbital radiusi 1,1 angstromdan kam) oʻrtasidagi chegara eng aniq aniqlanadi. Rasmda bu chegara qo'sh chiziq bilan ko'rsatilgan. Shuni esdan chiqarmaslik kerakki, bu chegara hali ham shartli: alyuminiy, galiy, qalay, qo'rg'oshin va surma, albatta, amfoter metallardir, lekin bor, germaniy va mishyak ham amfoterizmning ba'zi belgilarini ko'rsatadi.
Ushbu uch guruh elementlarining atomlaridan quyidagilar ko'pincha er qobig'ida uchraydi: Si (w = 25,8%), Al (w = 7,57%), P (w = 0,090%), C (w = 0,087%) va N (w = 0,030%). Aynan ular bilan siz ushbu bobda uchrashasiz.
IIIA guruh elementlari atomlarining umumiy valentlik elektron formulalari - ns 2 np 1, IVA guruhi - ns 2 np 2, VA guruhlari - ns 2 np 3 . Eng yuqori oksidlanish darajasi guruh soniga teng. O'rta 2 kam.
Ushbu elementlarning atomlari tomonidan hosil bo'lgan barcha oddiy moddalar (azotdan tashqari) qattiqdir. Ko'pgina elementlar allotropiya bilan tavsiflanadi (B, C, Sn, P, As). Faqat uchta barqaror molekulyar moddalar mavjud: azot N 2, oq fosfor P 4 va sariq mishyak As 4.

Ushbu uch guruhning metall bo'lmagan elementlari kovalent aloqalar bilan molekulyar vodorod birikmalarini hosil qiladi. Bundan tashqari, uglerodda ularning soni shunchalik ko'pki, uglevodorodlar va ularning hosilalari alohida fan - organik kimyo tomonidan o'rganiladi. Bu elementlar orasida vodorod birikmalari soni bo'yicha ikkinchi o'rinda bor. Borgidridlar (boranlar) juda koʻp va tuzilishi jihatidan murakkab, shuning uchun borgidridlar kimyosi ham kimyoning alohida boʻlimiga aylandi. Kremniy faqat 8 ta vodorod birikmasini (silan), azot va fosforni - har biri ikkitadan, qolganlari - har birida bittadan vodorod birikmasini hosil qiladi. Eng oddiy vodorod birikmalarining molekulyar formulalari va ularning nomlari:

Yuqori oksidlarning tarkibi guruh soniga teng bo'lgan eng yuqori oksidlanish darajasiga to'g'ri keladi. Guruhlarning har birida yuqori oksidlarning turi asta-sekin kislotalidan amfoterik yoki asosiyga o'zgaradi, seriya raqami ortib boradi.

Gidroksidlarning kislota-asos xususiyati juda xilma-xildir. Demak, HNO 3 kuchli kislota, TlOH esa ishqordir.

1. IIIA, IVA va VA guruhlari elementlari atomlarining qisqartirilgan elektron formulalari va energiya diagrammalarini tuzing. Tashqi va valent elektronlarni ko'rsating.

Azot atomida uchta juftlashtirilmagan elektron mavjud, shuning uchun u almashinish mexanizmi orqali uchta kovalent bog'lanish hosil qilishi mumkin. U donor-akseptor mexanizmi orqali boshqa kovalent bog'lanish hosil qilishi mumkin, azot atomi esa musbat rasmiy zaryadga +1 ega bo'ladi. e. Shunday qilib, maksimal azot besh valentli, lekin uning maksimal kovalentligi to'rtta.(Bu ko'pincha azot besh valentli bo'lishi mumkin emas degan gapni tushuntiradi)
Erdagi deyarli barcha azot sayyoramiz atmosferasida. Azotning sezilarli darajada kichik qismi litosferada nitratlar shaklida mavjud. Azot barcha organizmlarda va ularning parchalanish mahsulotlarida mavjud bo'lgan organik birikmalarning bir qismidir.
Azot yagona hosil qiladi oddiy molekulyar modda N 2 molekulasida uch diatomik bog'lanish (16.2-rasm). Ushbu bog'lanishning energiyasi 945 kJ / mol ni tashkil qiladi, bu boshqa bog'lanish energiyalarining qiymatlaridan oshadi (21-jadvalga qarang). Bu oddiy haroratlarda azotning inertligini tushuntiradi. O'zining jismoniy xususiyatlariga ko'ra, azot rangsiz, hidsiz gaz bo'lib, bizga tug'ilishdan yaxshi ma'lum (er atmosferasi azotning to'rtdan uch qismini tashkil qiladi). Azot suvda ozgina eriydi.

azot ikkita hosil qiladi vodorod birikmalari: ammiak NH 3 va gidrazin N 2 H 6:

Ammiak - o'tkir, bo'g'uvchi hidli rangsiz gaz. Konsentrlangan ammiak bug'larini ehtiyotsizlik bilan inhalatsiyalash spazm va bo'g'ilishga olib kelishi mumkin. Ammiak suvda juda eriydi, bu har bir ammiak molekulasi tomonidan suv molekulalari bilan to'rtta vodorod aloqasi hosil bo'lishi bilan izohlanadi.

Ammiak molekulasi asosiy zarrachadir (14-ilovaga qarang). U protonni qabul qilganda ammoniy ioniga aylanadi. Reaksiya suvli eritmada ham, gaz fazasida ham davom etishi mumkin:

NH 3 + H 2 O NH 4 + OH (eritmada);
NH 3 + H 3 O B \u003d NH 4 + H 2 O (eritmada);
NH 3g + HCl g \u003d NH 4 Cl cr (gaz fazasida).

Suvli ammiak eritmalari erimaydigan gidroksidlarni cho'ktirish uchun etarlicha ishqoriydir, ammo amfoter gidroksidlar gidrokso komplekslarni hosil qilish uchun ularda erishi uchun etarli darajada ishqoriy emas. Shuning uchun amfoter gidroksidlarni olish uchun ammiak eritmasidan foydalanish qulay. p-elementlar: Al (OH) 3, Be (OH) 2, Pb (OH) 2 va boshqalar, masalan:

Pb 2 + 2NH 3 + 2H 2 O \u003d Pb (OH) 2 + 2NH 4.

Havoda yondirilganda ammiak yonib azot va suv hosil qiladi; Katalizator (Pt) ishtirokida kislorod bilan o'zaro ta'sirlashganda, u azot oksidigacha qaytariladi:

4NH 3 + 3O 2 \u003d 2N 2 + 6H 2 O (katalizatorsiz),
4NH 3 + 5O 2 4NO + 6H 2 O (katalizator bilan).

Ammiak qizdirilganda juda faol bo'lmagan metallarning oksidlarini, masalan, misni kamaytirishi mumkin:

3CuO + 2NH 3 \u003d 3Cu + N 2 + 3H 2 O

Ammoniy tuzlari o'z xossalari bo'yicha (termik barqarorlikdan tashqari) ishqoriy metal tuzlariga o'xshaydi. ikkinchisi kabi, ularning deyarli barchasi suvda eriydi, ammo ammoniy ioni zaif kislota bo'lgani uchun ular kation bilan gidrolizlanadi. Ammoniy tuzlari qizdirilganda parchalanadi:

NH 4 Cl \u003d NH 3 + HCl;
(NH 4) 2 SO 4 \u003d NH 4 HSO 4 + NH 3;
(NH 4) 2 CO 3 \u003d 2NH 3 + CO 2 + H 2 O;
NH 4 HS \u003d NH 3 + H 2 S;
NH 4 NO 3 \u003d N 2 O + 2H 2 O;
NH 4 NO 2 \u003d N 2 + 2H 2 O;
(NH 4) 2 HPO 4 \u003d NH 3 + (NH 4) H 2 PO 4;
(NH 4) H 2 PO 4 \u003d NH 4 PO 3 + H 2 O.

Turli oksidlanish holatlaridagi azot kislorod besh bilan hosil bo'ladi oksidlar: N 2 O, NO, N 2 O 3, NO 2 va N 2 O 5.
Ulardan eng barqarori azot dioksididir. Bu yoqimsiz hidli jigarrang zaharli gaz. Suv bilan reaksiyaga kirishadi:

2NO 2 + H 2 O \u003d HNO 2 + HNO 3.

Ishqoriy eritma bilan reaksiya nitrat va nitrit hosil bo'lishi bilan davom etadi.
N 2 O va NO tuz hosil qilmaydigan oksidlardir.
N 2 O 3 va N 2 O 5 kislotali oksidlardir. Suv bilan reaksiyaga kirishib, ular mos ravishda azot va nitrat kislotalarning eritmalarini hosil qiladi.

Oksidlanish holatidagi azotning okso kislotasi + III - azot kislotasi HNO 2. Bu zaif kislota bo'lib, uning molekulalari faqat suvli eritmada mavjud. Uning tuzlari nitritlardir. Azot kislotasi va nitritlar tarkibidagi azot osongina +V oksidlanish darajasiga qadar oksidlanadi.

Azot kislotasidan farqli o'laroq, nitrat kislota HNO 3 kuchli kislotadir. Uning molekulasining tuzilishini ikki shaklda ifodalash mumkin:

Nitrat kislota suv bilan har jihatdan aralashadi, suyultirilgan eritmalarda u bilan to'liq reaksiyaga kirishadi:

HNO 3 + H 2 O \u003d H 3 O + NO 3

Nitrat kislota va uning eritmalari kuchli oksidlovchi moddalardir. Nitrat kislota suyultirilganda uning oksidlanish faolligi pasayadi. Har qanday konsentratsiyali nitrat kislota eritmalarida oksidlovchi atomlar birinchi navbatda vodorod emas, balki azot atomlaridir. Shuning uchun turli moddalarni nitrat kislota bilan oksidlash jarayonida vodorod ajralib chiqsa, u faqat qo'shimcha mahsulot sifatida bo'ladi. Kislota konsentratsiyasiga va boshqa reaktivning qaytaruvchi faolligiga qarab, reaksiya mahsulotlari NO 2, NO, N 2 O, N 2 va hatto NH 4 bo'lishi mumkin. Ko'pincha gazlar aralashmasi hosil bo'ladi, ammo konsentrlangan nitrat kislotada faqat azot dioksidi chiqariladi:

Cu + 4HNO 3 \u003d Cu (NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O
3FeS + 30HNO 3 \u003d Fe 2 (SO 4) 3 + Fe (NO 3) 3 + 27NO 2 + 15H 2 O

Suyultirilgan nitrat kislotasi bo'lsa, ko'pincha azot oksidi chiqariladi:

Fe + 4HNO 3 \u003d Fe (NO 3) 3 + NO + 2H 2 O
3H 2 S + 2HNO 3 = 2NO + 4H 2 O + 3S

Juda suyultirilgan nitrat kislota kuchli qaytaruvchi (Mg, Al, Zn) bilan reaksiyaga kirishganda ammoniy ionlari hosil bo'ladi:

4Mg + 10HNO 3 \u003d 4Mg (NO 3) 2 + NH 4 NO 3 + 3H 2 O

Konsentrlangan sulfat kislota bilan passivlangan metallar konsentrlangan nitrat kislota bilan ham passivlanadi.
Nitrat kislota tuzlari - nitratlar - termal beqaror birikmalar. Qizdirilganda ular parchalanadi:
2KNO 3 \u003d 2KNO 2 + O 2;
2Zn(NO 3) 2 \u003d 2ZnO + 4NO 2 + O 2;
2AgNO 3 \u003d 2Ag + 2NO 2 + O 2.

1. Abzats matnida berilgan reaksiyalar tenglamalarini tavsifiy tuzing.
2. a) ammiak, b) nitrat kislota, v) rux nitratning kimyoviy xossalarini xarakterlovchi reaksiyalar tenglamalarini tuzing.
Ammiak va nitrat kislotaning kimyoviy xossalari.

16.3. Fosfor

Azot atomidan farqli o'laroq, atom fosfor almashinuv mexanizmi orqali beshta kovalent aloqa hosil qilishi mumkin. Buning an'anaviy izohi 3 dan birini hayajonlantirish imkoniyatiga to'g'ri keladi s-elektronlar va uning 3 ga o'tishi d- pastki daraja.
Fosfor elementi juda ko'p hosil qiladi allotropik modifikatsiyalar. Ulardan uchta modifikatsiya eng barqaror hisoblanadi: oq fosfor, qizil fosfor va qora fosfor. Oq fosfor havoda o'z-o'zidan yonishga moyil bo'lgan mumsimon zaharli modda bo'lib, P 4 molekulalaridan iborat. Qizil fosfor juda murakkab tuzilishga ega bo'lgan to'q qizil rangdagi molekulyar bo'lmagan, kamroq faol moddadir. Odatda, qizil fosfor har doim oq aralashmani o'z ichiga oladi, shuning uchun ham oq, ham qizil fosfor doimo suv qatlami ostida saqlanadi. Qora fosfor ham murakkab ramka tuzilishiga ega bo'lgan molekulyar bo'lmagan moddadir.
Oq fosforning molekulalari tetraedral, ulardagi fosfor atomi uch valentli. Oq fosfor molekulasining shar va tayoq modeli va struktura formulasi:

Qizil fosforning tuzilishini strukturaviy formula bilan ifodalash mumkin:

Fosfor qum va koks bilan qizdirilganda kaltsiy fosfatdan olinadi:

Ca 3 (PO 4) 2 + 3SiO 2 + 5C = 3CaSiO 3 + 2P + 5CO.

Fosfor uchun oksidlanish darajasi +V bo'lgan birikmalar eng xarakterlidir. Ortiqcha xlor bilan o'zaro ta'sirlashganda, fosfor pentaklorid hosil qiladi. Ortiqcha kislorodda fosforning har qanday allotropik modifikatsiyasini yoqish paytida, oksidi fosfor (V):

4P + 5O 2 \u003d 2P 2 O 5.

Fosfor (V) oksidining ikkita modifikatsiyasi mavjud: molekulyar bo'lmagan (eng oddiy formula P 2 O 5 bilan) va molekulyar (molekulyar formula P 4 O 10 bilan). Odatda, fosfor oksidi bu moddalarning aralashmasidir.

Bu juda gigroskopik kislotali oksid suv bilan reaksiyaga kirishib, ketma-ket metafosforik, difosforik va ortofosforik kislotalarni hosil qiladi:

P 2 O 5 + H 2 O \u003d 2HPO 3, 2HPO 3 + H 2 O \u003d H 4 P 2 O 7, H 4 P 2 O 7 + H 2 O \u003d 2H 3 PO 4.

ortofosforik kislota(odatda u oddiygina fosforik deb ataladi) - tribazik zaif kislota (13-ilovaga qarang). Bu rangsiz kristall modda, suvda juda eriydi. Kuchli asoslar bilan reaksiyaga kirishganda, reaktivlar nisbatiga qarab, uch qator hosil qiladi tuzlar(ortofosfatlar, gidroortofosfatlar va dihidroortofosfatlar - odatda ularning nomlarida "orto" prefiksi tushiriladi):

H 3 PO 4 + OH \u003d H 2 PO 4 + H 2 O,
H 3 PO 4 + 2OH = HPO 4 2 + 2H 2 O,
H 3 PO 4 + 3OH = PO 4 3 + 3H 2 O.

Ko'pgina o'rta fosfatlar (litiydan tashqari ishqoriy elementlarning tuzlari bundan mustasno) suvda erimaydi. Ko'proq eriydigan kislota fosfatlari mavjud.
Fosfor kislotasi tabiiy kaltsiy fosfatidan ortiqcha sulfat kislota bilan ishlov berish orqali olinadi. Kaltsiy fosfat va sulfat kislotaning boshqa nisbati bilan dihidrogen fosfat va kaltsiy sulfat aralashmasi hosil bo'ladi, u qishloq xo'jaligida "oddiy superfosfat" deb ataladigan mineral o'g'it sifatida ishlatiladi:
Ca 3 (PO 4) 2 + 3H 2 SO 4 \u003d 2H 3 PO 4 + 3CaSO 4;
Ca 3 (PO 4) 2 + 2H 2 SO 4 \u003d Ca (H 2 PO 4) 2 + 2CaSO 4.

Reaksiya natijasida qimmatroq "ikki superfosfat" olinadi

Ca 3 (PO 4) 2 + 4H 3 PO 4 \u003d 3Ca (H 2 PO 4) 3.

Ushbu mineral o'g'itning asosiy moddasi kaltsiy dihidrogen fosfatdir.

1.Ion tenglamalari paragraf matnida berilgan molekulyar reaksiya tenglamalarini tuzing.
2. Xatboshi matnida berilgan reaksiyalar tenglamalarini tavsiflovchi qilib tuzing.
3. a) fosfor, b) fosfor (V) oksid, v) fosfor kislota, d) natriy digidrofosfatning kimyoviy xossalarini xarakterlovchi reaksiyalar tenglamalarini tuzing.
Fosfor kislotasining kimyoviy xossalari.

16.4. Uglerod

Uglerod barcha organizmlarning asosiy tarkibiy qismidir. Tabiatda uglerod (olmos, grafit) va birikmalar (tabiiy gaz va neft tarkibidagi karbonat angidrid, turli karbonatlar, metan va boshqa uglevodorodlar) bilan hosil bo'lgan oddiy moddalar ham mavjud. Ko'mirdagi uglerodning massa ulushi 97% ga etadi.
Atom asosiy holatdagi uglerod almashinuv mexanizmi bilan ikkita kovalent bog'lanish hosil qilishi mumkin, ammo bunday birikmalar normal sharoitda hosil bo'lmaydi. Qo'zg'aluvchan holatga o'tadigan uglerod atomi barcha to'rtta valentlik elektronidan foydalanadi.
Uglerod juda ko'p hosil bo'ladi allotropik modifikatsiyalar(16.2-rasmga qarang). Bu olmos, grafit, karbin, turli fullerenlar.

Olmos juda qattiq, rangsiz, shaffof kristall moddadir. Olmos kristallari uglerod atomlaridan iborat sp 3-gibridlangan holat, fazoviy ramka hosil qiladi.
Grafit ancha yumshoq, kulrang-qora kristalli moddadir. Grafit kristallari uglerod atomlari joylashgan tekis qatlamlardan iborat sp 2-gibrid holat va olti burchakli hujayralar bilan panjara hosil qiladi.
Karbin tolasimon tuzilishga ega rangsiz modda bo'lib, tarkibida uglerod atomlari joylashgan chiziqli molekulalardan iborat. sp-gibrid holat (=C=C=C=C= yoki –C C–C C–).
Fullerenlar - uglerodning C 60, C 80 va boshqa molekulalar bilan molekulyar allotropik modifikatsiyalari.Bu moddalarning molekulalari ichi bo'sh to'rli sharlardir.
Uglerodning barcha modifikatsiyalari oksidlovchilarga qaraganda ko'proq qaytaruvchi xususiyatga ega, masalan, koks (ko'mirni qayta ishlash mahsuloti; 98% gacha uglerod o'z ichiga oladi) oksidli rudalardan temirni va bir qator boshqa metallarni ularning oksidlaridan kamaytirish uchun ishlatiladi. :

Fe 2 O 3 + 3C = 2Fe + 3CO (yuqori haroratda).

Uglerod birikmalarining aksariyati organik kimyo tomonidan o'rganiladi, siz uni 10 va 11-sinflarda uchratasiz.
Noorganik moddalarda uglerodning oksidlanish darajasi + II va + IV ga teng. Uglerodning bunday oksidlanish darajasi bilan ikkitasi mavjud oksidi.
Uglerod oksidi (II) rangsiz zaharli gaz, hidsiz. Arzimas nom - uglerod oksidi. U uglerod o'z ichiga olgan yoqilg'ining to'liq yonishi paytida hosil bo'ladi. Uning molekulasining elektron tuzilishini 121-betga qarang. CO ning kimyoviy xossalariga koʻra, tuz hosil qilmaydigan oksid qizdirilganda qaytaruvchi xususiyatga ega (juda faol boʻlmagan metallarning koʻplab oksidlarini metallga qaytaradi).
Uglerod oksidi (IV) rangsiz, hidsiz gazdir. Arzimas nomi - karbonat angidrid. Kislota oksidi. Suvda (fizik jihatdan) ozgina eriydi, u bilan qisman reaksiyaga kirishib, koʻmir hosil qiladi kislota H 2 CO 3 (bu moddaning molekulalari faqat juda suyultirilgan suvli eritmalarda mavjud).
Karbon kislotasi juda kuchsiz kislota (13-ilovaga qarang), ikki asosli, ikki qator hosil qiladi. tuzlar(karbonatlar va bikarbonatlar). Karbonatlarning aksariyati suvda erimaydi. Bikarbonatlardan faqat gidroksidi metall va ammoniy bikarbonatlar alohida moddalar sifatida mavjud. Karbonat ioni ham, bikarbonat ioni ham asosning zarralaridir; shuning uchun suvli eritmalardagi karbonatlar ham, bikarbonatlar ham anion gidroliziga uchraydi.
Karbonatlardan natriy karbonat Na 2 CO 3 (soda, sodali suv, kir yuvish soda), natriy bikarbonat NaHCO 3 (pishirish soda, pishirish soda), kaliy karbonat K 2 CO 3 (kaliy) va kaltsiy karbonat CaCO 3 (bo'r, marmar) , ohaktosh).
Sifatli reaktsiya gaz aralashmasida karbonat angidrid mavjudligi uchun: tekshirilayotgan gaz ohak suvi (kaltsiy gidroksidning to'yingan eritmasi) orqali o'tkazilganda kaltsiy karbonat cho'kmasi hosil bo'lishi va gazning keyingi o'tishi bilan cho'kmaning keyingi erishi. Bo'layotgan reaksiyalar: kremniy elementi bitta hosil qiladi oddiy masala xuddi shu nom bilan. Bu olmos tuzilishga ega bo'lgan molekulyar bo'lmagan modda bo'lib, kremniy qattiqligidan biroz pastroqdir. So'nggi yarim asrda kremniy bizning tsivilizatsiyamiz uchun mutlaqo zarur materialga aylandi, chunki uning monokristallari deyarli barcha elektron qurilmalarda qo'llaniladi.
Silikon juda inert moddadir. xona haroratida u ftor va vodorod ftorididan tashqari deyarli hech narsa bilan reaksiyaga kirishmaydi:
Si + 2F 2 \u003d SiF 4;
Si + 4HF \u003d SiF 4 + 2H 2.
Mayda bo'lingan kukun shaklida qizdirilganda kislorodda yonib, dioksid (SiO 2) hosil qiladi. Ishqor bilan eritilganda yoki konsentrlangan ishqor eritmalari bilan qaynatilganda silikatlar hosil qiladi:

Si + 4NaOH \u003d Na 4 SiO 4 + 2H 2;
Si + 2NaOH + H 2 O \u003d Na 2 SiO 3 + 2H 2.

Silikon monoksit SiO - tuz hosil qilmaydi oksidi; dioksidga oson oksidlanadi.
Silikon dioksid SiO 2 - ramka tuzilishining molekulyar bo'lmagan moddasi. Suv bilan reaksiyaga kirishmaydi. kislota oksidi - ishqorlar bilan birlashganda silikatlar hosil qiladi, masalan:
SiO 2 + 2NaOH \u003d Na 2 SiO 3 + H 2 O. Alyuminiy Yer litosferasida kremniydan keyin eng koʻp tarqalgan element hisoblanadi. O'z-o'zidan va kremniy bilan birgalikda u ko'plab minerallarni hosil qiladi: dala shpatlari, slyudalar, korund Al 2 O 3 va uning qimmatbaho navlari (rangsiz leykosafir, xrom o'z ichiga olgan yoqut, titan o'z ichiga olgan safir).
Oddiy modda alyuminiy kumush-oq yaltiroq engil metalldir. Sof alyuminiy juda yumshoq, uni yupqa folga solib, undan sim sifatida tortib olish mumkin. Alyuminiy yaxshi elektr o'tkazuvchanligiga ega. Ob-havoga chidamli. Alyuminiy qotishmalari juda qattiq, ammo yaxshi ishlangan. Alyuminiy zaharli emas. Bularning barchasi alyuminiydan turli sohalarda foydalanishga imkon beradi: aviatsiya, elektrotexnika, oziq-ovqat sanoati, qurilishda. Alyuminiy kundalik hayotda keng qo'llaniladi. Alyuminiy uning birikmalari eritmasini elektroliz qilish orqali olinadi.
Alyuminiyning kimyoviy inertligi uning yuzasida zich oksidli plyonka mavjudligidan kelib chiqadi, bu metallning reaktiv bilan aloqa qilishiga to'sqinlik qiladi. Ushbu film kimyoviy yoki mexanik ravishda olib tashlanganda, alyuminiy juda faol bo'ladi. Shunday qilib, oksid plyonkasidan mahrum bo'lgan alyuminiy o'z-o'zidan yonadi va havoda qo'shimcha isitishsiz yonadi.
Alyuminiyning kamaytiruvchi xususiyatlari ayniqsa qizdirilganda yaxshi namoyon bo'ladi. Bunday sharoitda u ko'plab metallarni oksidlardan tiklaydi: nafaqat temir, titan, zirkonyum, balki hatto kaltsiy va bariy.
Alyuminiy oksidi Al 2 O 3 (arzimas nomlari - alumina, korund) molekulyar bo'lmagan modda bo'lib, undagi aloqa ham ion, ham kovalent sifatida yomon ta'riflangan. Bu holatlarda har doimgidek, bu amfoter oksiddir. U alyuminiy gidroksidni kaltsiylash orqali olinadi, u ham amfoter xususiyatlarga ega.
Gidratlangan alyuminiy ioni katyonik kislotadir, shuning uchun eruvchan alyuminiy tuzlari juda kuchli gidrolizlanadi.
Alyuminiy tuzlari ichida eng ko'p ishlatiladigan kaliy alumi KAl(SO 4) 2 12H 2 O - kaliy-alyuminiy sulfat dodekhidratdir. Bu gigroskopik bo'lmagan, mukammal kristallanadigan moddadir. Uning eritmasi ikki xil sulfat: kaliy sulfat va alyuminiy sulfat eritmalari aralashmasi kabi ishlaydi. Alumning tuzilishini quyidagi formula bilan ifodalash mumkin: (SO 4) 2 .

1. Abzats matnida berilgan reaksiyalar tenglamalarini tavsifiy tuzing.
2. a) alyuminiy, b) alyuminiy gidroksid va) kaliy alumining kimyoviy xossalarini tavsiflovchi reaksiyalar tenglamalarini tuzing.
Alyuminiy tuzlarining kimyoviy xossalari

D.I kimyoviy elementlarning IVA guruhi. Mendeleyevga metall boʻlmaganlar (uglerod va kremniy), shuningdek, metallar (germaniy, qalay, qoʻrgʻoshin) kiradi. Ushbu elementlarning atomlari tashqi energiya darajasida to'rtta elektronni (ns 2 np 2) o'z ichiga oladi, ulardan ikkitasi juftlashtirilmaydi. Shuning uchun birikmalardagi bu elementlarning atomlari II valentlikni namoyon qilishi mumkin. IVA guruhi elementlarining atomlari qo'zg'aluvchan holatga o'tishi va juftlashtirilmagan elektronlar sonini 4 tagacha oshirishi mumkin va shunga mos ravishda birikmalarda IV guruh soniga teng yuqori valentlikni namoyon qiladi. Aralashmalardagi uglerod -4 dan +4 gacha oksidlanish darajasini ko'rsatadi, qolganlari uchun oksidlanish darajasi barqarorlashadi: -4, 0, +2, +4.

Uglerod atomida boshqa barcha elementlardan farqli ravishda valentlik elektronlar soni valentlik orbitallari soniga teng. Bu C-C aloqasining barqarorligi va uglerodning gomozanjirlarni hosil qilish tendentsiyasining asosiy sabablaridan biri, shuningdek, ko'p miqdordagi uglerod birikmalarining mavjudligi.

C–Si–Ge–Sn–Pb qatoridagi atomlar va birikmalar xossalarining oʻzgarishi ikkilamchi davriylikni koʻrsatadi (5-jadval).

5-jadval - IV guruh elementlari atomlarining xarakteristikalari

	6C	1 4 Si	3 2 Ge	50 sn	82Pb
Atom massasi	12,01115	28,086	72,59	118,69	207,19
Valent elektronlar	2s 2 2p 2	3s 2 3p 2	4s 2 4p 2	5s 2 5p 2	6s 2 6p 2
Atomning kovalent radiusi, Ǻ	0,077	0,117	0,122	0,140	–
Metall atom radiusi, Ǻ	–	0,134	0,139	0,158	0,175
Shartli ion radiusi, E 2+ , nm	–	–	0,065	0,102	0,126
Shartli ion radiusi E 4+, nm	–	0,034	0,044	0,067	0,076
Ionlanish energiyasi E 0 - E +, ev	11,26	8,15	7,90	7,34	7,42
Yer qobig'idagi tarkib, at. %	0,15	20,0	2∙10 –4	7∙10 – 4	1,6∙10 – 4

Ikkilamchi davriylik (guruhlardagi elementlarning xususiyatlarining monotonik bo'lmagan o'zgarishi) yadroga tashqi elektronlarning kirib borish xususiyati bilan bog'liq. Shunday qilib, kremniydan germaniyga va qalaydan qo'rg'oshinga o'tish davrida atom radiuslarining o'zgarishining monotonligi germaniydagi 3d 10 elektron ekrani va 4f 14 ning qo'sh ekrani ostida mos ravishda s-elektronlarning kirib borishi bilan bog'liq. va qo'rg'oshindagi 5d 10 elektron. Ketish kuchi s>p>d qatorida kamayib ketganligi sababli, xossalarning o'zgarishidagi ichki davriylik s-elektronlar bilan aniqlangan elementlarning xossalarida eng aniq namoyon bo'ladi. Shuning uchun u elementlarning eng yuqori oksidlanish darajasiga mos keladigan davriy tizimning A-guruhlari elementlarining birikmalari uchun eng tipikdir.

Uglerod yuqori ionlanish energiyasi bilan guruhning boshqa p-elementlaridan sezilarli farq qiladi.

Uglerod va kremniy kristall panjaralarning turli tuzilmalari bilan polimorfik modifikatsiyaga ega. Germanium metallarga tegishli bo'lib, kumush-oq rangda sarg'ish tusga ega, ammo kuchli kovalent aloqalarga ega olmosga o'xshash atom kristalli panjaraga ega. Kalay ikkita polimorfik modifikatsiyaga ega: metall kristall panjarali va metall bog'langan metall modifikatsiyasi; 13,8 C dan past haroratlarda barqaror bo'lgan atom kristalli panjara bilan metall bo'lmagan modifikatsiya. Qo'rg'oshin - metall yuzi markazlashtirilgan kubik kristall panjarali quyuq kulrang metall. Germaniy-qalay-qo'rg'oshin qatoridagi oddiy moddalarning tuzilishining o'zgarishi ularning fizik xususiyatlarining o'zgarishiga mos keladi. Shunday qilib, germaniy va metall bo'lmagan qalay yarim o'tkazgichlar, metall qalay va qo'rg'oshin o'tkazgichlardir. Kimyoviy bog'lanish turining asosan kovalentdan metallga o'zgarishi oddiy moddalarning qattiqligining pasayishi bilan birga keladi. Shunday qilib, germaniy juda qattiq, qo'rg'oshin esa yupqa qatlamlarga osongina o'raladi.

Vodorodli elementlarning birikmalari EN 4 formulasiga ega: CH 4 - metan, SiH 4 - silan, GeH 4 - nemis, SnH 4 - stannan, PbH 4 - plumbane. Suvda erimaydi. Yuqoridan pastga qarab, vodorod birikmalari qatorida ularning barqarorligi pasayadi (plumbane shunchalik beqarorki, uning mavjudligini faqat bilvosita belgilar bilan baholash mumkin).

Elementlarning kislorod bilan birikmalari umumiy formulalarga ega: EO va EO 2. CO va SiO oksidlari tuz hosil qilmaydi; GeO, SnO, PbO - amfoter oksidlar; CO 2, SiO 2 GeO 2 - kislota, SnO 2, PbO 2 - amfoter. Oksidlanish darajasining oshishi bilan oksidlarning kislotali xossalari ortadi, asosiy xossalari esa zaiflashadi. Tegishli gidroksidlarning xossalari xuddi shunday o'zgaradi.

| | | | | | | |