Свойства элементов подгруппы IVA.

Цель работы: изучение химических свойств элементов углерода и кремния и элементов олова и свинца.

Углерод и кремний - элементы IVA группы периодической системы. На внешнем энергетическом уровне у них находится по четыре электрона (s2р2), из которых только 2р-электроны непарные. При возбуждении один из s-электронов перемещается на р - подуровень и электронная конфигурация наружного энергетического уровня становится s1p3. В этом состоянии все электроны непарные. Поэтому углерод и кремний образуют соединения, в которых им свойственны степени окисления как +4, так и -4.

Сродство к электрону у этих элементов небольшое. Поэтому у углерода и кремния слабо выражены как способность к потере, так и к присоединению электронов. Многочисленные соединения углерода и кремния образованы при помощи ковалентных связей. Таким образом, углерод и кремний являются неметаллами.

В обычных условиях углерод и кремний весьма инертны, но при высоких температурах они становятся химически активными по отношению ко многим металлам и неметаллам.

Углерод непосредственно соединяется со многими металлами, образуя карбиды.

Кремний также дает соединения с металлами - силиды, из которых солеподобны только силиды щелочных и щелочноземельных металлов.

В соединениях с кислородом углерод и кремний образуют соединения, в которых их окислительное число +2 и +4: СО, SiO, CO2, SiO2.

Более устойчивы из них CO2 и SiO2. Оксиды СО и SiO относятся к несолеобразующим, CO2 и SiO2 обладают кислотными свойствами. Им соответствуют кислоты угольная Н2СО3 и кремниевая Н2SiО2, причем кислотные свойства кремниевой кислоты выражены слабее, чем угольной.

Вместе с углеродом и кремнием в IVA группу входят германий, олово. свинец. На наружном слое у этих элементов находится четыре электрона s2p2.

Этим элементам свойственны обычно окислительные числа +2 и +4, число +4 возникает вследствие перехода одного из s-электронов на уровень р вследствие химических реакций. Ввиду роста радиусов атомов и уменьшения энергии ионизации в группе IVB сверху вниз наблюдается усиление металлических свойств. Германий по электрическим свойствам является полупроводником.. В своих соединениях германий характеризуется ковалентным характером связей. Олово, свинец - металлы менее активные и типичные, чем металлы IА, IIА, IIIА.

Оксиды германия, олова, и свинца (GeO, PbO, SnO) представляют собой типичные амфотерные оксиды.

В свободном состоянии все элементы этой подгруппы довольно инертны. Под действием кислорода воздуха германий и олово не изменяются. Свинец же кислородом воздуха окисляется и покрывается слоем оксидов. При повышении температуры элементы этой подгруппы легко соединяются с кислородом, образуя GeO2, SnO2, а свинец окисляется до оксида PbO. Элементы этой подгруппы в свободном состоянии являются восстановителями.

Разбавленная серная и соляная кислота не действуют на германий. Олово и свинец хотя и медленно, но реагируют с разбавленными кислотами. При этом свинец очень быстро покрывается пленкой PbSO4, предохраняющей металл от дальнейшего разрушения. С концентрированной НС1 олово. реагирует при нагревании, вытесняя водород.

В азотной кислоте олово и свинец растворяются значительно скорее. Разбавленные щелочи медленно действуют на олово и свинец, реакция протекает скорее в концентрированных растворах щелочей, особенно при высокой температуре.

Экспериментальная часть.

    Смотрите также

    Химическая термодинамика. Скорость химических процессов
    ...

    Железоаммонийные квасцы
    ...

    Получение гидроксида натрия каустификацией содового раствора
    Гидроксид натрия (каустическая сода) используется во многих отраслях промышленности: химической, металлургической, нефтеперерабатывающей, мыловаренной, фармацевтической, целлюлозно-бумажной, ...