На фиг. 15.4 показва местоположението в периодичната таблицапет елемента от група IV. като елементи IIIгрупи, те принадлежат към броя на р-елементите. Атомите на всички елементи от IV група имат еднакъв тип електронна конфигурация на външната обвивка: . В табл 15.4 показва специфичната електронна конфигурация на атомите и някои свойства на елементите от група IV. Тези и други физични и химични свойства на елементите от група IV са свързани с тяхната структура, а именно: въглерод (под формата на диамант), силиций и германий имат структурна кристална структура, подобна на диамант (вижте раздел 3.2); калайът и оловото имат метална структура (гранецентрирана кубична, вижте също раздел 3.2).

Ориз. 15.4. Позиция на елементите от IV група в периодичната система.

Докато се движите надолу по групата, атомният радиус на елементите се увеличава и връзките между атомите отслабват. Поради последователно нарастващата делокализация на електроните на външните атомни обвивки в една и съща посока, възниква увеличаване на електрическата проводимост на елементите от група IV. Техните свойства

Таблица 15.4. Електронни конфигурациии физични свойства на елементи от група IV

постепенно преминаване от неметален към метален: въглеродът е неметален елемент и под формата на диамант е изолатор (диелектрик); силиций и германий - полупроводници; калайът и оловото са метали и добри проводници.

Поради увеличаването на размера на атомите по време на прехода от елементите на горната част на групата към елементите на долната й част, има последователно отслабване на връзките между атомите и съответно намаляване на топенето точка и точка на кипене, както и твърдостта на елементите.

Алотропия

Силицият, германият и оловото съществуват само в една структурна форма. Въглеродът и калайът обаче съществуват в няколко структурни форми. Различните структурни форми на един елемент се наричат ​​алотропи (виж раздел 3.2).

Въглеродът има два алотропа: диамант и графит. Тяхната структура е описана в раздел. 3.2. Алотропията на въглерода е пример за монотропия, която се характеризира със следните характеристики: 1) алотропите могат да съществуват в определен диапазон от температури и налягания (например и диамантът, и графитът съществуват при стайна температура и атмосферно налягане); 2) няма температура на преход, при която един алотроп се превръща в друг; 3) единият алотроп е по-стабилен от другия. Например графитът е по-устойчив от диаманта. По-малко стабилни формисе наричат ​​метастабилни. Следователно диамантът е метастабилен алотроп (или монотроп) на въглерода.

Въглеродът все още може да съществува в други форми, които включват въглен, кокс и сажди. Всички те са сурови форми на въглерод. Понякога наричани аморфни форми, преди се смяташе, че представляват трета алотропна форма на въглерода. Терминът аморфен означава безформен. Вече е установено, че "аморфният" въглерод не е нищо повече от микрокристален графит.

Калайът съществува в три алотропни форми. Те се наричат: сив калай (a-tin), бял калай (P-tin) и ромбичен калай (u-tin). Алотропията от вида, открит в калая, се нарича енантиотропия. Характеризира се със следните особености: 1) превръщането на един алотроп в друг става при определена температура, наречена температура на преход; Например

Vlmaz структура Метална (полупроводникова) структура 2) всеки алотроп е стабилен само в определен температурен диапазон.

Реактивност на елементи от IV група

Реактивността на елементите от група IV обикновено се увеличава, когато човек се придвижи към дъното на групата, от въглерод към олово. IN електрохимични сериинапрежения, само калайът и оловото са разположени над водорода (вижте раздел 10.3). Оловото реагира много бавно с разредени киселини, освобождавайки водород. Реакцията между калай и разредени киселини протича с умерена скорост.

Въглеродът се окислява от горещо концентрирани киселини, например концентрирана азотна киселина и концентрирана сярна киселина.

Предмет:основни характеристикиелементи от група IV-A.

Имоти.

Мишена : Разгледайте общите характеристики на елементите от група IV-A, като използвате примера на въглерод и силиций; физичните и химичните свойства на тези елементи дават понятието „абсорбция“.

Образователни : учат учениците самостоятелно да придобиват знания чрез рационално използванеразлични източници на информация (учебници, научно-популярна литература) и прилагане на придобитите знания; установяват причинно-следствени връзки между структурата, свойствата и употребата на веществата въз основа на изучаваните теории, обобщават и систематизират знанията на учениците за въглерода и силиция, техните съединения, значението на тези вещества в природата и в човешкия живот;

Развитие : развиват познавателния интерес на учениците, способността да подчертават основното, да сравняват, обобщават и логично да изразяват мисли;

насърчаване на здравословно поведение в класната стая.

Оборудване: компютър, презентация, учебник, таблица “Периодична система химически елементи»

По време на часовете:

1. Организационен момент.

2.Проверка на домашните.

3.Актуализиране основни познания

(фронтален разговор).

Назовете елементите, включени вIVгрупа.

Назовете елементите на страничната подгрупаIVгрупи.

4.Учене на нов материал.

Позиция в периодичната таблица на химичните елементи, структура на С атома,Si

Учител . Момчета, нека разгледаме периодичната таблица на химичните елементи и да определим кои елементи са включениазV-A подгрупа?

Ученически отговор.

Към основната подгрупаазV-A гр. Включени елементи:° С, Si, Ge, сн, Pb-

C, Si, Ge – неметали Sn, Pb – метали

Учител . Какво е общото между атомните структури на тези елементи?

( работа на учениците на дъската )

1. Въглерод

6 В) 2) 4

…2 с22 стр2

2. Силиций

14 Si)2)8)4

…3 с23 стр2

Отговор на ученик . Те имат еднаква атомна структура (на последното ниво 4e).ns 2 н.п. 2 и проявяват валентностII, IV

Учител. Как се променят свойствата на елементите с увеличаване на Ar?

Отговор на ученик . С увеличаване на Ar металните свойства се увеличават, а неметалните намаляват.

Учител . Какви висши оксиди образуват елементи от група 1V-A?

Отговор на ученик . Те образуват висши оксиди от типа –R.O. 2 ( работа на учениците на дъската ) CO 2, SiO 2 Ge О 2 SnO 2 PbО 2

Учител. Какво представляват летливите водородни съединения формират тези елементи?

Ученически отговор. Летливи водородни съединения като -RH 4 ( CH 4 , SiH 4 )

Учител. Въглеродът образува 2 алотропни модификации: графит, диамант

Таблица „Структура на кристални решетки на диамант и графит“

Алотропия на въглерода

Графит

диамант

физични свойства

тъмно сиво, провежда електричествои топлина

Прозрачно кристално твърдо вещество с характерен блясък.

t =1420 топене; не провежда електричество или топлина

Работа в групи с учебник. Обмен на информация. Писане в тетрадка.

Група №1 Група №2

СЪС

Si

намиране сред природата

креда CaCO 3 мраморен диамант

Графит

Малахит CuCO 3

Масло

27% земната кора- пясък SiO 2

Химични свойства

С+2Н 2 →CH 4

C+O 2 →CO 2

3 C+4 AL → AL 4 ° С 3

Ca +2C → CaC 2

2 AL 2 О 3 +3C →4AL + 3CO 2

Si+O 2 → SiO 2

Si +2CL 2 →SiCL 4

Si +2Br 2 → SiBr 4

2Mg + Si → Mg 2 Si

Приложение

свредла, резачки за стъкло, прах за шлайфане, скъпоценни камъни,медицина пречистване на алкохол от сивушни масла

пречистване на захарта в рафинериите от вещества, които й придават жълт цвят

Въз основа на адсорбционните свойства на дървения въглен руският химик Николай Дмитриевич Зелински разработи филтърна противогаз

(демонстрация на структурата на филтърната кутия на противогаза).

Полупроводници (слънчеви клетки)

Стомана

Строителен пясък

адсорбция-– способност за абсорбиране на газове и разтворени веществаповърхност твърдотечности(поради порестата структура на тялото).

Проблемен въпрос: Адсорбцията физичен или химичен процес ли е?

Демонстрационен експеримент „Адсорбция”.ЕКСПЕРИМЕНТ: Добавете натрошен активен въглен към синия разтвор на лакмус. Прецедете получената смес. Филтратът е напълно прозрачен.

ОТГОВОР : физически, защото съставът на веществото не се променя

5Систематизиране и обобщаване на знанията

Правете трансформации. Напишете подходящите уравнения на реакцията.

CH 4 ← ° С → CO → CO 2 → з 2 CO 3

CaC 2

Отражение

Мислите ли, че нашият урок постигна целта си?

Какво бихте искали да направите отново и какво бихте направили по различен начин?

Получихте ли положителни емоции от днешния урок?

6. Д/з

Елементите от основната подгрупа на група IV включват въглерод (C), силиций (Si), германий (Ge), калай (Sn) и олово (Pb). В редицата елементите се различават толкова много по своята химическа природа, че при изучаване на свойствата им е препоръчително да ги разделим на две подгрупи: въглеродът и силицийът образуват въглеродната подгрупа, германий, калай и оловото - германиевата подгрупа.

Обща характеристика на подгрупата

Прилики на елементи:

Идентична структура на външния електронен слой на атомите ns 2 nр 2;

Р-елементи;

Висше S.O. +4;

Типични валентности II, IV.

Валентни състояния на атомите

За атомите на всички елементи са възможни 2 валентни състояния:

1. Основен (невъзбуден) ns 2 np 2

2. Възбуден ns 1 np 3

Прости вещества

Елементите на подгрупата в свободно състояние образуват твърди вещества, в повечето случаи с атомна кристална решетка. Алотропията е характерна

Както физични, така и химични свойства прости веществасе различават значително и вертикалните промени често са немонотонни. Обикновено подгрупата се разделя на две части:

1 - въглерод и силиций (неметали);

2 - германий, калай, олово (метали).

Калайът и оловото са типични метали; германият, подобно на силиция, е полупроводник.

Оксиди и хидроксиди

По-ниски оксиди EO

CO и SiO са несолеобразуващи оксиди

GeO, SnO, PbO - амфотерни оксиди

Висши оксиди EO +2 O

CO 2 и SiO 2 - киселинни оксиди

GeO 2 , SnO 2 , PbO 2 - амфотерни оксиди

Съществуват множество хидроксо производни от видовете EO nH 2 O и EO 2 nH 2 O, които проявяват слабо киселинни или амфотерни свойства.

Водородни съединения EN 4

Поради близостта на стойностите на ЕО E-N връзкиса ковалентни и ниско полярни. При нормални условия EN 4 хидридите са газове, които са слабо разтворими във вода.

CH 4 - метан; SiH 4 - силан; GeH 4 - германий; SnH 4 - станан; PbH 4 - не е получено.

Молекулна сила ↓

Химическа активност

Регенеративен капацитет

Метанът е химически неактивен, останалите хидриди са много реактивни, те се разлагат напълно от вода, освобождавайки водород:

EN 4 + 2H 2 O = EO 2 + 4H 2

EN 4 + 6H 2 O = H 2 [E(OH) 6 ] + 4H 2

Методи за получаване

EN 4 хидридите се получават косвено, тъй като директен синтез от прости вещества е възможен само в случай на CH 4, но тази реакция също протича обратимо и при много тежки условия.

Обикновено за получаване на хидриди се използват съединения на съответните елементи с активни метали, например:

Al 4 C 3 + 12H 2 O = ZSN 4 + 4Al(OH) 2

Mg 2 Si + 4HCl = SiH 4 + 2MgCl 2

Въглеводороди, силициеви въглеводороди, германски въглеводороди.

Въглеродът и водородът, в допълнение към CH 4, образуват безброй съединения C x H y - въглеводороди (обект на изучаване на органичната химия).

Получени са също водородни силикони и германски водороди с обща формула E n H 2n+2. Практическо значениеНямам.

По важност 2 елемента от главната подгрупа на IV група заемат особено място. Въглеродът е основата органични съединения, следователно, основният елемент на живата материя. Силицият е основният елемент на цялата нежива природа.

Обща характеристика на елементите от група IV, основната подгрупа на периодичната система на Д. И. Менделеев

Елементите на основната подгрупа на IV група включват въглерод, силиций, германий, калай и олово. Металните свойства се подобряват, неметалните се намаляват. Външният слой има 4 електрона.

Химични свойства (на въглеродна основа)

· Взаимодействат с метали

4Al+3C = Al 4 C 3 (реакцията протича при висока температура)

· Взаимодействат с неметали

2H 2 +C = CH 4

· Взаимодействат с кислорода

· Взаимодействат с вода

C+H2O = CO+H2

· Взаимодействат с оксиди

2Fe 2 O 3 +3C = 3CO 2 +4Fe

· Взаимодействат с киселини

3C+4HNO3 = 3CO2 +4NO+2H2O

въглерод. Характеристики на въглерода, въз основа на позицията му в периодичната система, алотропия на въглерода, адсорбция, разпространение в природата, получаване, свойства. Най-важните въглеродни съединения

Въглеродът (химически символ - C, лат. Carboneum) е химичен елемент от четиринадесетата група (според остарялата класификация - основната подгрупа на четвъртата група), 2-ри период от периодичната таблица на химичните елементи. сериен номер 6, атомна маса - 12.0107. Въглеродът съществува в много алотропни модификации с много разнообразни физични свойства. Разнообразието от модификации се дължи на способността на въглерода да образува различни видове химични връзки.

Естественият въглерод се състои от два стабилни изотопа - 12C (98,93%) и 13C (1,07%) и един радиоактивен изотоп 14C (β-излъчвател, T½ = 5730 години), концентриран в атмосферата и горната част на земната кора.

Основните и добре проучени алотропни модификации на въглерода са диамант и графит. При нормални условияСамо графитът е термодинамично стабилен, докато диамантът и други форми са метастабилни. Течният въглерод съществува само при определено външно налягане.

При налягания над 60 GPa се предполага образуването на много плътна модификация C III (плътност с 15-20% по-висока от плътността на диаманта), която има метална проводимост.

Кристалната модификация на въглерода на хексагоналната система с верижна структура от молекули обикновено се нарича карбин. Известни са няколко форми на карбин, които се различават по броя на атомите в единичната клетка.

Карбинът е финокристален черен прах (плътност 1,9-2 g/cm³) и има полупроводникови свойства. Получава се при изкуствени условия от дълги вериги от въглеродни атоми, разположени успоредно един на друг.

Карбинът е линеен полимер от въглерод. В молекулата на карбина въглеродните атоми са свързани във вериги последователно чрез тройни и единични връзки (полиенова структура) или постоянно чрез двойни връзки (поликумуленова структура). Карбинът има полупроводникови свойства и неговата проводимост се увеличава значително, когато е изложен на светлина. Първият се основава на това свойство практическа употреба- във фотоклетки.

Графенът е двуизмерна алотропна модификация на въглерода, образувана от слой от въглеродни атоми с дебелина един атом, свързани чрез sp² връзки в шестоъгълна двуизмерна кристална решетка.

При обикновени температури въглеродът е химически инертен; при достатъчно високи температури той се свързва с много елементи и проявява силни редуциращи свойства. Химическа активност различни формивъглеродът намалява в редицата: аморфен въглерод, графит, диамант; във въздуха се възпламеняват съответно при температури над 300-500 °C, 600-700 °C и 850-1000 °C.

Продуктите на изгаряне на въглерода са CO и CO2 (съответно въглероден оксид и въглероден диоксид). Известни са и нестабилен въглероден субоксид C3O2 (точка на топене -111 °C, точка на кипене 7 °C) и някои други оксиди (например C12O9, C5O2, C12O12). Графитът и аморфният въглерод започват да реагират с водород при температура 1200 °C, с флуор при 900 °C.

Въглеродният диоксид реагира с вода, за да образува слаба въглена киселина - H2CO3, която образува соли - карбонати. Най-разпространени на Земята са калциевите карбонати (минерални форми - креда, мрамор, калцит, варовик и др.) и магнезиевите (минерална форма доломит).

Графит с халогени, алкални метали и др.
Публикувано на реф.рф
вещества образуват съединения на включване. При преминаване на електрически разряд между въглеродни електроди в азотна атмосфера се образува цианоген. При високи температури реакцията на въглерод със смес от H2 и N2 произвежда циановодородна киселина:

Реакцията на въглерод със сяра произвежда въглероден дисулфид CS2; CS и C3S2 също са известни. При повечето метали въглеродът образува карбиди, например:

Реакцията на въглерод с водна пара е важна в промишлеността:

При нагряване въглеродът редуцира металните оксиди до метали. Това свойство се използва широко в металургичната промишленост.

Графитът се използва в производството на моливи, но се смесва с глина, за да се намали мекотата му. Диамантът, поради изключителната си твърдост, е незаменим абразивен материал. Във фармакологията и медицината се използват широко различни въглеродни съединения - производни на въглеродна киселина и карбоксилни киселини, различни хетероцикли, полимери и други съединения. Карбон играе огромна роляВ човешкия живот. Приложенията му са толкова разнообразни, колкото и самият многостранен елемент. По-специално, въглеродът е неразделна част от стоманата (до 2,14% тегл.) и чугуна (повече от 2,14% тегл.)

Въглеродът е част от атмосферните аерозоли, поради което регионалният климат може да се промени и количеството на слънчеви дни. Въглеродът влиза заобикаляща средапод формата на сажди в отработените газове на превозни средства при изгаряне на въглища в топлоелектрически централи, по време на открити въглищни мини, подземна газификация, производство на въглищни концентрати и др.
Публикувано на реф.рф
Концентрацията на въглерод над източниците на горене е 100-400 μg/m³, главни градове 2,4-15,9 µg/m³, селските райони 0,5 - 0,8 µg/m³. С газови аерозолни емисии от АЕЦ в атмосферата постъпва (6-15)·109 Bq/ден 14СО2.

Високото съдържание на въглерод в атмосферните аерозоли води до повишена заболеваемост сред населението, особено на горните дихателни пътища и белите дробове. Професионални заболявания - предимно антракоза и прахов бронхит. Във въздуха на работната зона, MPC, mg/m³: диамант 8,0, антрацит и кокс 6,0, въглища 10,0, сажди и въглероден прах 4,0; V атмосферен въздухмаксимално еднократно 0,15, среднодневно 0,05 mg/m³.

Най-важните връзки. Въглероден (II) оксид (въглероден оксид) CO. При нормални условия той е газ без цвят, мирис и вкус. Токсичността се обяснява с факта, че лесно се свързва с кръвния хемоглобин въглероден оксид (IV) CO2. При нормални условия е безцветен газ с леко кисел мирис и вкус, един път и половина по-тежък от въздуха, не гори и не поддържа горене. Въглена киселина H2CO3. Слаба киселина. Молекулите на въглеродната киселина съществуват само в разтвор. Фосген COCl2. Безцветен газ с характерна миризма, точка на кипене = 8°C, точка на топене = -118°C. Много отровен. Слабо разтворим във вода. Реактивен. Използва се в органичния синтез.

Обща характеристика на елементите от група IV, основната подгрупа на периодичната система на Д. И. Менделеев - понятие и видове. Класификация и характеристики на категорията "Обща характеристика на елементите от група IV, основната подгрупа на периодичната система на Д. И. Менделеев" 2017, 2018.

Обща характеристика на елементите от главната подгрупа на IV група Общ електронна формула. . . ns 2 p 2. Елементите имат четири валентни електрона. Техните съединения могат да проявяват степени на окисление от +4 до -4. В подгрупата има рязка промяна в свойствата на елементите: въглеродът и силицийът са типични неметали, германият е полуметал, калайът и оловото са метали. Тъй като атомният радиус се увеличава от въглерод към олово, металните свойства се увеличават и най-ниската степен на окисление става по-характерна. За C, Si, Ge характерното състояние на окисление е +4. За Sn и Pb +2. Само въглеродът има стабилни водородни съединения; водородните съединения не са известни за оловото.

Въглерод Природни съединения Той е част от много минерали, органични съединения и се намира в свободно състояние (диамант, графит, въглища). Известни са четири алотропни модификации на въглерода: диамант, графит, карбин, фулерен C 60. Следващият му стабилен хомолог е C 70, следван от C 76, C 78, C 82, C 84, C 90, C 94, C 96 и т.н. d C 540. Структурата на техните молекули се основава на едно от следствията на теоремата на Ойлер, която казва, че за да се очертае сферична повърхност, са необходими n шестоъгълника и 12 петоъгълника, с изключение на n = 1. Графит - черен, мек диамант - безцветен, прозрачен, много твърд. Диамантът има тетраедрична кристална решетка, кристална клеткаграфит – мултипланарна структура. Фино диспергираният графит (сажди) се нарича аморфен въглерод. Диамантът може да се получи и от графит чрез нагряване на графит до 1500 - 2000 С под налягане до 500 хиляди атм.

Химични свойства 1. Въглеродът е доста инертен. При нагряване до 800 – 900 С реагира с неметали и метали: 2 C + N 2 = C 2 N 2 (циан или циан) C + Si = Si. С (карборунд); C + O 2 = CO 2 3 C + 4 Al = Al 4 C 3 (алуминиев карбид) C + 2 S = CS 2 (въглероден дисулфид) 2. С кислорода въглеродът образува два оксида (CO и CO 2). CO - двувалентен въглероден оксид (въглероден оксид): без цвят и мирис, токсичен, получава се при непълно изгаряне на въглища. IN лабораторни условияможе да се получи чрез дехидратация мравчена киселинасярна киселина.

CO е добър редуциращ агент и се използва за получаване на метали от оксиди: Cu. O + CO = Cu + CO 2 CO лесно влиза в реакции на присъединяване: CO + Cl 2 = COCl 2 (фосген) CO + S = COS (въглероден тиоксид) CO молекули – могат да действат като лиганди в карбонилни комплекси: Ni + 4 CO = Карбонилните комплекси са токсични течности; широко използвани за получаване на чисти метали.

При температура от 1000 C образува урея (карбамид) с амоняк: CO 2 + 2 NH 3 = CO (NH 2) 2 + H 2 O + CO 2 CO 2 е киселинен оксидвъглена киселина: CO 2 + H 2 O = H 2 CO 3 киселината е много слаба и нестабилна. Киселинни соли (хидрокарбонати) могат да бъдат получени по реакцията: Ca. CO 3 + CO 2 + H 2 O = Ca(HCO 3)2 Соли (с изключение на соли алкални метали) въглеродната киселина е термично нестабилна: Zn. CO 3 = Zn. O+CO2

3. Когато серните пари преминават през горещи въглища, се образува мазна течност: въглероден дисулфид CS 2 CS 2 - е анхидридът на тиокарбоновата киселина, който се получава индиректно: CS 2 + Na 2 S = Na 2 CS 3 Na 2 CS 3 + 2 HCl = H 2 CS 3 + 2 Na. Cl Тази киселина е изходен материал за производството на монотиокарбонова киселина H 2 CO 2 S и дитиокарбонова киселина H 2 CO 2 S 2, които се използват за производството на коприна. 4. С азота въглеродът образува цианоген, газ с мирис на бадеми, силно разтворим във вода: 2 C + N 2 = (CN)2; (CN)2 + 4 H 2 O = (NH 4)2 C 2 O 4 Когато цианогенът взаимодейства с алкали, се образуват две серии соли: цианиди и цианати: (CN)2 + 2 KOH = KCN + KNCO + H 2 O KCN - сол на циановодородната киселина (калиев цианид), KNCO - сол на цианова киселина (калиев цианат).

5. Когато въглеродът взаимодейства с металите, се образуват карбиди - състав Me 2 C 2, Me 4 C 3, Me 3 C, които се разделят на неразложими и разложими: Ca. C 2 + 2 H 2 O = Ca(OH) 2 + C 2 H 2 Al 4 C 3 + 12 HCl = 4 Al. Cl 3 + 3 CH 4 Mn 3 C + 6 H 2 O = 3 Mn(OH) 2 + CH 4 + H 2

ПРИЛОЖЕНИЕ Смесените халогениди CCl 2 F 2, CCl 3 F, CBr 3 F се наричат ​​фреони и се използват като хладилни агенти в хладилната техника. Приложение на CO 2: като инертна атмосфера при заваряване на метали; V Хранително-вкусовата промишленост. Na. HCO 3, NH 4 HCO 3 – в хлебопекарното производство. Na2CO3, Ca. CO 3 - в производството на перилни препарати, стъкло.

Силиций Силицият се среща естествено в много минерали под формата на Si оксид. O 2, от който може да се получи елементарен силиций чрез редукция с магнезий или въглерод. В чистата си форма силицият е твърд, чуплив и има диамантена структура. Има аморфен и кристален силиций.

Химични свойства 1. Силицият е много инертен. При високи температури той взаимодейства с флуор, въглерод и някои метали: Si + 2 F 2 = Si. F 4; Si + C = Si. С (карборунд); Si + 2 Mg = Mg 2 Si (силицид). 2. Разтваря се добре в основи и флуороводородна киселина: Si + 4 Na. OH = Na 4 Si. O 4 + 2 H 2 Si + 4 HF = Si. F 4 + 2 H 2 Si. F 4 + 2 HF = H 2 3. Полимер на силициев оксид, Si. O 2 образува множество полисилициеви киселини. Разтваря се във флуороводородна киселина и основи: Si. O 2 + 4 HF = Si. F 4 + 2 H 2 O

4. Силицият не взаимодейства директно с водорода, поради което водородните съединения (силани) се получават от силициди: Mg 2 Si + 4 HCl = 2 Mg. Cl 2 + Si. H 4 (моносилан) Силаните могат да бъдат с различен състав: Si 2 H 6, Si 3 H 8, Si 6 H 14,. . . Това са силни редуциращи агенти, много химически активни и спонтанно се запалват във въздуха: Si. H 4 + 2 O 2 = Si. O2 + 2H2O

Приложение на Si. O 2 е твърдо вещество с точка на топене 1715 C. Използва се в производството на химически изделия от стъкло, кварцови лампи и др. Na 2 Si. O 3 – натриев силикат (течно стъкло, офис лепило) Кристалният силиций е подложката, основата на полупроводниковите устройства. Когато силициевата киселина се калцинира, се образува Si. O 2 под формата на аморфно съединение се нарича "силикагел" и се използва като абсорбатор на влага.

Германий, калай, олово. Природни съединения Sn. O 2 – касеперит, Pb. S – оловен гланц. Германий няма собствени руди, намира се с руди от цинк, калай и олово. Калай и олово се получават по пирометалургичен метод: калай - чрез редукция с въглерод от оксид, олово - чрез изпичане на сулфид в кислород и редукция с въглероден (II) оксид до метал. Германий се получава по по-сложен начин: първо се получава германиев тетрахлорид Ge. Cl4Ge. Cl 4 + H 2 O = Ge. O 2 + 4 HCl Ge. O 2 + 2 H 2 = Ge + 2 H 2 O

Германият и калайът са бели, лъскави метали, които се окисляват слабо на въздух. Водя - сивопоради оксидния филм. Калайът е полиморфен. При температури > +13 C β модификацията е стабилна. С понижаване на температурата β-калаят се трансформира в α-модификация. Този преход започва при +13 C и протича много бързо при -33 C, в резултат на което калайът се превръща в прах. Това явление се нарича "калаена чума".

Химични свойства 1. При нагряване реагират с неметалите. 2 Pb + O 2 = 2 Pb. О; Ge + 2 S = Ge. S2; Sn + 2 Cl 2 = Sn. Cl 4 3. Германий и калай не взаимодействат с вода. Оловото се разтваря бавно във вода: 2 Pb + O 2 + 2 H 2 O = 2 Pb(OH)2 4. В серията активност Ge е между Cu и Ag, т.е. след водорода, а Sn и Pb преди водорода. Калайът слабо измества водорода: Sn + H 2 SO 4 (div) = Sn. SO 4 + H 2 Подобни реакции с олово практически не се случват, тъй като Pb. Cl 2 и Pb. SO 4 е слабо разтворим.

Оловото и калайът взаимодействат по подобен начин (в концентрирано оловото се пасивира): 3 Pb + 8 HNO 3 (разреден) = 3 Pb(NO 3) 2 + 2 NO + 4 H 2 O Калай и германий реагират с концентрирана азотна киселина: Sn + 4 HNO3 = H2Sn. O 3 + 4 NO 2 + H 2 O 5. И трите елемента реагират с алкали (германий в присъствието на окислител): Sn + 2 Na. OH + 2 H 2 O = Na 2 + H 2 Ge + 2 Na. OH + 2 H 2 O 2 = Na 2

Използване на Ge - като полупроводников материал, Sn и Pb главно под формата на сплави (бронз, бабит), Sn - като защитно покритие срещу корозия, Pb 3 O 4 - като багрило, Pb (C 2 H 5) 4 (тетраетилолово) - добавка към бензина (антидетонатор).

Елементи на вторичната подгрупа от група IV -. Среща се в природата под формата на минерали: Fe. Ти. O 3 – илменит, Ti. O 2 – рутил, Zr. Si. O 4 – циркон. Hf няма собствени руди, намира се в руди от цирконий, желязо и манган. Ti се получава чрез пирометалургичен процес от Ti. Cl 4 или Ti. O2: Ti. O 2 + 2 Mg = Ti + 2 Mg. O Пречистването на титан от примеси обикновено се извършва по метода за транспортиране на газ: Ti + 2 J 2 → Ti. J 4 → Ti + 2 J 2 Цирконий и хафний се получават чрез електролиза на разтопени соли.

Чистите метали са здрави, удароустойчиви, с високи температуритопене (Ti – 1700 C, Zr – 1900 C, Hf – 2200 C). Ti е лек метал, плътността му е 4,5 g / cm3.Химически най-активен е титанът. Цирконият и хафният са по-малко активни.

Химични свойства 1. Характерни степени на окисление в съединенията за Ti +4, +3; за Zr и Hf +4. При нагряване и трите елемента активно взаимодействат с различни неметали: Zr + C = Zr. ° С; Hf + 2 S = Hf. S2; 2 Ti + N 2 = 2 Ti. Н; Ti + 2 Cl 2 = Ti. Cl 4 2. Те реагират слабо с киселини Ti, Zr и Hf. Само титанът се разтваря в азотна киселина: Ti + 4 HNO 3 = H 2 Ti. O 3 + 4 NO 2 + H 2 O

Цирконий и хафний взаимодействат само с "царска вода": 3 Hf + 18 HCl + 4 HNO 3 = 3 H 2 + 4 NO + 8 H 2 O 3. Ti оксиди. O 2 – амфотерни, Zr. O 2 – слабо амфотерна, Hf. O 2 – основен. 4. При взаимодействие със сярна киселина оксидите образуват съответните сулфати, които бързо се хидролизират до титанил, цирконил, хафнил сулфат: Ti. O 2 + 2 H 2 SO 4 = Ti(SO 4) 2 + 2 H 2 O Ti (SO 4) 2 + H 2 O = Ti. OSO 4 + H 2 SO 4 В амфотерен Ti. O 2 има по-изразена киселинна функция. Неговата съответстваща метатитанова киселина е H 2 Ti. O 3 съществува в две модификации α и β. Обща формулатитанови киселини х. Ти. O2·y. H2O.

Приложение Титанът е третият по важност (след желязото и алуминия) структурен материал. Титанът се използва под формата на сплави в корабостроенето, ракетостроенето и машиностроенето. Цирконий и хафний се използват в конструкцията на ядрени реактори (цирконий за черупки на горивни елементи, хафний за управляващи пръти за абсорбиране на неутрони по време на работа на реактора).