Элементтеркөміртегі С, кремний Si, германий Ге, қалайы Sn және қорғасын Рб периодтық жүйенің IVA тобын құрайды. Менделеев. Бұл элементтер атомдарының валенттілік деңгейінің жалпы электронды формуласы n с 2 n б 2, қосылыстардағы элементтердің тотығу дәрежелері басым +2 және +4. Электрлік қабілеттілік бойынша С және Си элементтері бейметалдарға жатады, ал Ge, Sn және Pb амфотерлік элементтерге жатады, олардың металлдық қасиеттері сериялық нөмірі артқан сайын артады. Демек, қалайы (IV) мен қорғасын (IV) қосылыстарында химиялық байланыстар ковалентті; қорғасын (II) үшін және аз дәрежеде қалайы (II) үшін иондық кристалдар белгілі. C -ден Pb -ге дейінгі элементтер қатарында +4 тотығу дәрежесінің тұрақтылығы төмендейді, ал +2 тотығу дәрежесі жоғарылайды. Қорғасын (IV) қосылыстары - күшті тотықтырғыштар, +2 тотығу күйіндегі басқа элементтердің қосылыстары - күшті тотықсыздандырғыштар.

Қарапайым заттаркөміртек, кремний және германий химиялық жағынан өте инертті және сумен және тотықтырмайтын қышқылдармен әрекеттеспейді. Қалайы мен қорғасын да сумен әрекеттеспейді, бірақ тотықтырмайтын қышқылдардың әсерінен олар қалайы (II) және қорғасын (II) аквакациясы түрінде ерітіндіге өтеді. Сілтілер көміртекті ерітіндіге ауыстырмайды, кремний әрең тасымалданады, ал германий сілтілермен тек тотықтырғыштардың қатысуымен әрекеттеседі. Қалайы мен қорғасын сумен сілтілі ортада әрекеттесіп, қалайы (II) және қорғасын (II) гидроксо комплекстеріне айналады. ИВА тобының қарапайым заттарының реактивтілігі температураның жоғарылауымен жоғарылайды. Сонымен, қыздырғанда олардың барлығы металдармен және бейметалдармен, сонымен қатар тотықтырғыш қышқылдармен әрекеттеседі (HNO 3, H 2 SO 4 (конс.), Т.б.). Атап айтқанда, концентрацияланған азот қышқылы, қыздырғанда көміртекті СО 2 -ге дейін тотықтырады; кремний HNO 3 және HF қоспасында химиялық түрде еріп, сутегі гексафторосиликатына айналады. Сұйылтылған азот қышқылы қалайы қалайы (II) нитратына, ал концентрленген бір гидрленген қалайы (IV) оксиді SnO 2 -ге айналдырады. n H 2 O, шақырылды β - қышқыл қышқылы. Қорғасын ыстық азот қышқылының әсерінен қорғасын (II) нитраты түзеді, ал суық азот қышқылы бұл металдың бетін пассивтендіреді (оксидті пленка түзіледі).

Кокс түріндегі көміртегі металлургияда ауада СО мен СО 2 түзетін күшті тотықсыздандырғыш ретінде қолданылады. Бұл қорғасын сульфиді бар кендерді қуыру арқылы алынған табиғи SnO 2 және PbO оксидтерінен бос Sn және Pb алуға мүмкіндік береді. Кремнийді SiO 2-ден магний-термиялық әдіспен алуға болады (магнийдің артық болуымен Mg 2 Si силикиді де түзіледі).

Химия көміртегі- бұл негізінен органикалық қосылыстардың химиясы. Көміртектің бейорганикалық туындыларының ішінде карбидтерге тән: тұз тәрізді (CaC 2 немесе Al 4 C 3 сияқты), ковалентті (SiC) және металл тәрізді (мысалы, Fe 3 C және WC). Көптеген тұз тәрізді карбидтер көмірсутектердің (метан, ацетилен және т.б.) бөлінуімен толық гидролизденеді.

Көміртек екі оксид түзеді: СО және СО 2. Көміртек тотығы пирометаллургияда күшті тотықсыздандырғыш ретінде қолданылады (металл оксидтерін металға айналдырады). СО сонымен қатар карбонилді комплекстердің түзілуімен қосымша реакциялармен сипатталады. Көміртек тотығы-тұз түзбейтін оксид; ол улы («көміртегі тотығы»). Көмірқышқыл газы - қышқыл тотығы, сулы ерітіндіде моногидрат CO 2 · H 2 O және әлсіз екі негізді көмір қышқылы H 2 CO 3 түрінде болады. Көмір қышқылының еритін тұздары - карбонаттар мен бикарбонаттар - гидролизге байланысты рН> 7 болады.

Кремнийбірнеше сутегі қосылыстарын (силан) түзеді, олар өте ұшпа және реактивті (ауада өздігінен тұтанатын). Силан алу үшін силикидтердің (мысалы, магний силикид Mg 2 Si) сумен немесе қышқылдармен әрекеттесуі қолданылады.

+4 тотығу күйіндегі кремний SiO 2 құрамына кіреді және силикат иондарының құрылымы мен құрамы бойынша өте көп және жиі өте күрделі (SiO 4 4–; Si 2 O 7 6–; Si 3 O 9 6–; Si 4 O 11 6–; Si 4 O 12 8–, т.б.), элементар фрагменті - тетраэдрлік топ. Кремний диоксиді - қышқыл оксиді; ол сілтілермен синтез кезінде (полиметасиликаттар түзеді) және ерітіндіде (ортосиликат иондарының түзілуімен) әрекеттеседі. Қышқылдардың немесе көмірқышқыл газының әсерінен сілтілік металдардың силикаттарының ерітінділерінен кремний диоксиді SiO 2 гидратының тұнбасы бөлінеді. n H 2 O, тепе-теңдікте төмен концентрациядағы ерітіндіде әрқашан әлсіз орто кремний қышқылы H 4 SiO 4 болады. Сілтілік металл силикаттарының сулы ерітінділерінде гидролизге байланысты рН> 7 болады.

Қалайыжәне қорғасын+2 тотығу күйінде SnO және PbO оксидтерін түзеді. Қалайы (II) оксиді термиялық тұрақсыз және SnO 2 мен Sn -ге ыдырайды. Қорғасын (ІІ) оксиді, керісінше, өте тұрақты. Қорғасын ауада жанғанда пайда болады және табиғи жолмен пайда болады. Қалайы (II) мен қорғасын (II) гидроксидтері амфотерлік.

Қалайы (II) аквациясы күшті қышқылдық қасиеттер көрсетеді, сондықтан рН кезінде ғана тұрақты болады< 1 в среде хлорной или азотной кислот, анионы которых не обладают заметной склонностью вхо­дить в состав комплексов олова(II) в качестве лигандов. При раз­бавлении таких растворов выпадают осадки основных солей раз­личного состава. Галогениды олова(II) – ковалентные соединения, поэтому при растворении в воде, например, SnCl 2 протекает внача­ле гидратация с образованием , а затем гидролиз до выпадения осадка вещества условного состава SnCl(OH). При наличии избытка хлороводородной кислоты, SnCl 2 нахо­дится в растворе в виде комплекса – . Большинство солей свинца(II) (например, иодид, хлорид, сульфат, хромат, карбонат, сульфид) малорастворимы в воде.

Қалайы (IV) және қорғасын (IV) оксидтері амфотерлі, негізінен қышқылдық қасиетке ие. Оларға EO 2 полигидраты жауап береді n H 2 O, сілтілердің шамадан тыс әсерінен гидроксокомплекстер түрінде ерітіндіге өтеді. Қалайы (IV) оксиді қалайы ауада жанғанда түзіледі, ал қорғасын (IV) оксиді қорғасын (II) қосылыстары күшті тотықтырғыштарға (мысалы, кальций гипохлоритіне) ұшыраған кезде ғана алынуы мүмкін.

Ковалентті қалайы (IV) хлориді SnO 2 бөлінуімен сумен толық гидролизденеді, ал қорғасын (IV) хлориді судың әсерінен ыдырап, хлорды бөліп, қорғасын (II) хлоридіне дейін төмендетеді.

Қалайы (II) қосылыстары сілтілік ортада әсіресе күшті тотықсыздандырғыш қасиеттер көрсетеді, ал қорғасын (IV) қосылыстары тотықтырғыш қасиеттер көрсетеді, олар әсіресе қышқыл ортада күшті. Жалпы қорғасын қосылысы - оның қос тотығы (Pb 2 II Pb IV) O 4. Бұл қосылыс азот қышқылының әсерінен ыдырайды, ал қорғасын (II) катион түрінде ерітіндіге түседі, ал қорғасын (IV) оксиді тұнбаға түседі. Қос оксидте кездесетін қорғасын (IV) бұл қосылыстың күшті тотықтырғыш қасиеттеріне жауап береді.

Германий (IV) және қалайы (IV) сульфидтері, бұл элементтердің амфотерлігіне байланысты, натрий сульфидінің артық мөлшерін қосқанда, еритін тиосальттарды түзеді, мысалы Na 2 GeS 3 немесе Na 2 SnS 3. Сол қалайы (IV) тиозальтын кальций (II) сульфидінен натрий полисульфидімен тотығу арқылы алуға болады. Тиосальттар күшті қышқылдардың әсерінен газ тәрізді H 2 S және GeS 2 немесе SnS 2 тұнбасының бөлінуімен жойылады. Қорғасын (II) сульфид полисульфидтермен әрекеттеспейді, ал қорғасын (IV) сульфиді белгісіз.

Периодтық жүйенің химиялық элементтерінің IVA тобы Д.И. Менделеевке бейметалдар (көміртегі мен кремний), сонымен қатар металдар (германий, қалайы, қорғасын) жатады. Бұл элементтердің атомдарында сыртқы энергия деңгейінде төрт электрон бар (ns 2 np 2), олардың екеуі жұпталмаған. Сондықтан қосылыстардағы бұл элементтердің атомдары II валенттілікті көрсете алады. IVA тобының элементтері қозған күйге өтіп, жұптаспаған электрондар санын 4 -ке дейін жеткізе алады және сәйкесінше қосылыстарда IV топтың санына тең жоғары валенттілік көрсетеді. Қосылыстардағы көміртек тотығу дәрежесін –4 -тен +4 -ке дейін көрсетеді, қалғандары үшін тотығу дәрежелері тұрақтандырылады: –4, 0, +2, +4.

Көміртек атомында, барлық басқа элементтерден айырмашылығы, валенттік электрондардың саны валенттік орбитальдар санына тең. Бұл C - C байланысының тұрақтылығының және көміртектің гомохин түзуге ерекше бейімділігінің, сондай -ақ көміртекті қосылыстардың көп болуының негізгі себептерінің бірі.

C - Si - Ge - Sn - Pb сериясындағы атомдар мен қосылыстардың қасиеттерінің өзгеруінде екіншілік периденттілік көрінеді (5 -кесте).

5 -кесте - IV топ элементтерінің атомдарының сипаттамасы

	6 С	1 4 Si	3 2 ге	50 Sn	82 Pb
Атомдық массасы	12,01115	28,086	72,59	118,69	207,19
Валенттік электрондар	2s 2 2p 2	3s 2 3p 2	4s 2 4p 2	5s 2 5p 2	6s 2 6p 2
Атомның коваленттік радиусы, Ǻ	0,077	0,117	0,122	0,140	–
Атомның металл радиусы, Ǻ	–	0,134	0,139	0,158	0,175
Шартты ион радиусы, E 2+, нм	–	–	0,065	0,102	0,126
Шартты ион радиусы E 4+, нм	–	0,034	0,044	0,067	0,076
Ионизация энергиясы E 0 - E +, эв	11,26	8,15	7,90	7,34	7,42
Жер қыртысының мазмұны, at. %	0,15	20,0	2∙10 –4	7∙10 – 4	1,6∙10 – 4

Екіншілік периодтылық (топтардағы элементтер қасиеттерінің монотонды емес өзгеруі) сыртқы электрондардың ядроға ену сипатына байланысты. Осылайша, кремнийден германийге және қалайыдан қорғасынға өту кезіндегі атомдық радиустың өзгеруінің монотондылығы, сәйкесінше, германийдегі 3d 10 электронды қалқанының астындағы электрондардың енуіне және 4f 14 пен қос қалқанға байланысты. Қорғасындағы 5d 10 электрон. S> p> d сериясында ену қуаты төмендегендіктен, қасиеттердің өзгеруінің ішкі периодтылығы s-электрондар анықтайтын элементтердің қасиеттерінде айқын көрінеді. Сондықтан элементтердің ең жоғары тотығу дәрежесіне сәйкес келетін периодтық жүйенің А-топтарының элементтерінің қосылыстары үшін ең тән.

Көміртек иондану энергиясының жоғары мәнімен топтың басқа р-элементтерінен айтарлықтай ерекшеленеді.

Көміртек пен кремний әр түрлі кристалдық торлы құрылымы бар полиморфты модификацияға ие. Германий күміс-ақ түсті сарғыш реңкке ие металдарға жатады, бірақ күшті коваленттік байланыстары бар гауһар тәрізді атомдық кристалды торға ие. Қалайы екі полиморфты модификацияға ие: металл кристалды торы бар металл модификациясы және металл байланысы; 13,8 С-тан төмен температурада тұрақты болатын атомдық кристалды торы бар металл емес модификация-қорғасын-қара түсті металл, беті центрленген кубтық кристалдық торы бар. Германий - қалайы - қорғасын қатарындағы қарапайым заттардың құрылымының өзгеруі олардың физикалық қасиеттерінің өзгеруіне сәйкес келеді. Сонымен, германий мен металл емес қалайы жартылай өткізгіштер, металл қалайы мен қорғасын өткізгіштер болып табылады. Химиялық байланыс түрінің негізінен коваленттіден металға ауысуы қарапайым заттардың қаттылығының төмендеуімен бірге жүреді. Сонымен, германий өте қиын, ал қорғасын жұқа табақтарға оңай оралады.

Сутегі бар элементтердің қосылыстары EN 4 формуласына ие: CH 4 - метан, SiH 4 - силан, GeH 4 - неміс, SnH 4 - станнан, PbH 4 - плумбан. Олар суда ерімейді. Жоғарыдан төменге қарай сутегі қосылыстарының сериясында олардың тұрақтылығы төмендейді (плумбанның тұрақсыздығы соншалық, оның бар екендігін жанама белгілермен ғана бағалауға болады).

Оттегі бар элементтердің қосылыстарының жалпы формулалары бар: EO және EO 2. СО мен СиО оксидтері тұз түзбейді; GeO, SnO, PbO - амфотерлі оксидтер; CO 2, SiO 2 GeO 2 - қышқыл, SnO 2, PbO 2 - амфотерлік. Тотығу дәрежесінің жоғарылауымен оксидтердің қышқылдық қасиеттері артады, негізгі қасиеттері әлсірейді. Сәйкес гидроксидтердің қасиеттері де осылай өзгереді.

| | | | | | | |

IVA тобында ең маңызды элементтер бар, оларсыз біз де, біз өмір сүретін Жер де болмас еді. Бұл көміртек - барлық органикалық тіршіліктің негізі, ал кремний - минералды патшалықтың «монархы».

Егер көміртегі мен кремний әдеттегі бейметалдарға, ал қалайы мен қорғасын металдарға жатса, онда германий аралық орынды алады. Кейбір оқулықтар оны металл емес деп жіктесе, басқалары оны металға жатқызады. Ол күмістей ақ түсті және металға ұқсайды, бірақ гауһар тәрізді кристалды торы бар және кремний тәрізді жартылай өткізгіш.

Көміртектен қорғасынға дейін (металл емес қасиеттерінің төмендеуімен):

w теріс тотығу күйінің тұрақтылығын төмендетеді (-4)

w жоғары оң тотығу күйінің тұрақтылығын төмендетеді (+4)

w төмен оң тотығу күйінің тұрақтылығын жоғарылату (+2)

Көміртек - барлық организмдердің негізгі құрамдас бөлігі. Табиғатта көміртектен (алмас, графит) және қосылыстардан (көмірқышқыл газы, әр түрлі карбонаттар, метан және басқа да табиғи газ бен мұнай құрамындағы көмірсутектер) түзілген қарапайым заттар бар. Көмірдегі көміртектің массалық үлесі 97%жетеді.
Негізгі күйдегі көміртек атомы алмасу механизмі арқылы екі коваленттік байланыс түзе алады, бірақ мұндай қосылыстар қалыпты жағдайда түзілмейді. Көміртек атомы қозған күйге өтіп, барлық төрт валентті электронды қолданады.
Көміртек бірнеше аллотропты модификацияны құрайды (16.2 суретті қараңыз). Бұл алмас, графит, карбин және әр түрлі фуллерендер.

Бейорганикалық заттарда көміртектің тотығу дәрежесі + II және + IV болады. Көміртектің тотығу дәрежесінде екі оксид бар.
Көміртек тотығы (II) - түссіз улы газ, иіссіз. Тривиальды атау - көміртегі тотығы. Көміртекті отынның толық емес жануынан түзілген. Оның молекуласының электронды құрылымын 121-беттен қараңыз. СО-ның химиялық қасиеттеріне сәйкес тұз түзбейтін оксид қыздырғанда тотықсыздандырғыш қасиет көрсетеді (ол металға өте белсенді емес металдардың көптеген оксидтерін төмендетеді).
Көміртек тотығы (IV) - түссіз, иіссіз газ. Тривиальды атау - көмірқышқыл газы. Қышқыл оксиді. Ол суда аз ериді (физикалық), онымен ішінара әрекеттесіп, көмірқышқылдық H2CO3 түзеді (бұл заттың молекулалары өте сұйылтылған су ерітінділерінде ғана болады).
Көмір қышқылы - өте әлсіз, екі негізді қышқыл, тұздардың екі сериясын құрайды (карбонаттар мен бикарбонаттар). Карбонаттардың көпшілігі суда ерімейді. Бикарбонаттардан тек сілтілік металл мен аммоний бикарбонаттары ғана жеке заттар ретінде болады. Карбонат ионы да, бикарбонат ионы да негізгі бөлшектер болып табылады; сондықтан карбонаттар да, су ерітінділеріндегі бикарбонаттар да анионда гидролизден өтеді.
Карбонаттардың ішінде маңыздысы натрий карбонаты Na2CO3 (сода, күлді сода, жуу содасы), натрий бикарбонаты NaHCO3 (ас содасы, ас содасы), калий карбонаты K2CO3 (калий) және кальций карбонаты CaCO3 (бор, мәрмәр, әктас).
Газ қоспасында көмірқышқыл газының болуына сапалы реакция: зерттелетін газды әк суынан (кальций гидроксидінің қаныққан ерітіндісі) өткізген кезде кальций карбонаты тұнбасының түзілуі және одан әрі газ өтумен тұнбаның еруі. Әрі қарай жүретін реакциялар:

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

Фармакология мен медицинада әр түрлі көміртекті қосылыстар - көмір қышқылы мен карбон қышқылдарының туындылары, әр түрлі гетероциклдер, полимерлер және басқа қосылыстар кеңінен қолданылады. Осылайша, карболен (активтендірілген көмір) организмнен әр түрлі улы заттарды сіңіру және шығару үшін қолданылады; графит (жақпа түрінде) - тері ауруларын емдеуге арналған; көміртектің радиоактивті изотоптары - ғылыми зерттеулер үшін (радиокөміртекті талдау).

Көміртек - барлық органикалық заттардың негізі. Кез келген тірі организм негізінен көміртектен тұрады. Көміртек - тіршіліктің негізі. Тірі организмдер үшін көміртегі көзі әдетте атмосферадан немесе судан CO 2 болып табылады. Фотосинтез нәтижесінде ол биологиялық қоректік тізбектерге енеді, онда тірі организмдер бір -бірінің немесе бір -бірінің қалдықтарын жеп, сол арқылы көміртекті шығарып, өз денелерін құрады. Көміртектің биологиялық циклы тотығу мен атмосфераға қайта кірумен немесе көмір немесе мұнай түрінде шығарумен аяқталады.

Карбонат ионының аналитикалық реакциялары СО 3 2-

Карбонаттар - тұрақсыз, өте әлсіз көмір қышқылының тұздары H 2 CO 3, ол сулы ерітінділерде бос күйінде тұрақсыз және CO 2: H 2 CO 3 - CO 2 + H 2 O бөлінуімен ыдырайды.

Аммоний, натрий, рубидий, цезий карбонаттары суда ериді. Литий карбонаты суда аз ериді. Басқа металдардың карбонаттары суда аз ериді. Гидрокарбонаттар суда ериді. Карбонат - сулы ерітінділердегі иондар түссіз және гидролизге ұшырайды. Сілтілік метал бикарбонаттарының сулы ерітінділері оларға фенолфталеин ерітіндісінің тамшысын қосқанда дақ кетпейді, бұл карбонатты ерітінділерді бикарбонат ерітінділерінен ажыратуға мүмкіндік береді (фармакопеялық тест).

1. Барий хлоридімен реакция.

Ва 2+ + СОЗ 2 - -> ВаСО 3 (ақ ұсақ кристалды)

Карбонаттардың осындай тұнбалары кальций (CaCO 3) және стронций (SrCO 3) катиондары арқылы түзіледі. Тұнба минералды қышқылдар мен сірке қышқылында ериді. H 2 SO 4 ерітіндісінде BaSO 4 ақ тұнбасы түзіледі.

HCl ерітіндісі тұнбаға баяу қосылады, тұнба толығымен ерігенше тамшылатып қосылады: BaCO3 + 2 HCl -> BaCl 2 + CO 2 + H 2 O

2. Магний сульфатымен реакциясы (фармакопеялық).

Mg 2+ + СОЗ 2 - -> MgCO 3 (ақ)

Бикарбонат - ион HCO 3 - қайнатқанда ғана магний сульфатымен MgCO 3 тұнбасын түзеді: Mg 2+ + 2 HCO3- -> MgCO 3 + CO 2 + H 2 O

MgCO 3 тұнбасы қышқылдарда ериді.

3. Минералды қышқылдармен реакциясы (фармакопеялық).

CO 3 2- + 2 H 3 O = 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

Эволюцияланған газ тәрізді СО 2 газдарды, газ көпіршіктерін (СО 2) анықтайтын құрылғыдағы баритонның немесе әк суының бұлдырлығымен анықталады, пробиркада - қабылдағышта - ерітіндінің бұлдырлығы.

4. Уранил гексасианоферратпен (II) реакция.

2CO 3 2 - + (UО 2) 2 (қоңыр) -> 2 UO 2 CO 3 (түссіз) + 4 -

Уранил гексасианоферраттың (II) қоңыр түсті ерітіндісін уранил ацетаты (CH 3 COO) 2 UO 2 ерітіндісін калий гексасианоферрат (II) ерітіндісімен араластыру арқылы алады:

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

Алынған ерітіндіге қоңыр түс жоғалғанша араластыра отырып Na 2 CO 3 немесе K 2 CO 3 ерітіндісін тамшылатып қосады.

5. Кальций катиондары мен аммиакпен әрекеттесу арқылы карбонат - иондар мен бикарбонат - иондарының жеке ашылуы.

Егер ерітіндіде карбонат - иондар мен бикарбонат - иондары бір мезгілде болса, онда олардың әрқайсысын бөлек ашуға болады.

Ол үшін алдымен талданатын ерітіндіге CaCl 2 ерітіндісінің артық мөлшері қосылады. Бұл жағдайда СОz 2 - CaCO 3 түрінде тұнбаға түседі:

COz 2 - + Ca 2+ = CaCO 3

Бикарбонат - иондар суда Ca (HCO 3) 2 ерітіндісі ретінде ерітіндіде қалады. Тұнбаны ерітіндіден бөліп алып, соңғысына аммиак ерітіндісін қосады. HCO 2 - аммиак пен кальций катиондары бар аниондар қайтадан CaCO 3 тұнбасын береді: HCO 3 - + Ca 2+ + NH 3 -> CaCO 3 + NH 4 +

6. Карбонат - ионның басқа реакциялары.

Карбонат иондары темір (III) хлорид FeCl 3 -пен әрекеттескенде қоңыр түсті тұнба түзеді Fe (OH) CO 3, күміс нитраты - HbTO3 -те еритін күміс карбонатының ақ тұнбасы Ag 2 CO3, суда қайнағаннан кейін ыдырайды. қараңғы тұнба Ag 2 O iCO 2: Ag 2 CO 3 -> Ag 2 O + CO 2

Ацетаттың аналитикалық реакциялары - ион CH 3 COO »

Ацетат - ион CH 3 COO - - әлсіз бір негізді сірке қышқылының анионы CH 3 COOH: сулы ерітінділерде түссіз, гидролизге ұшырайды, тотықсыздандырғыш қасиетке ие емес; лиганд өте тиімді және көптеген металдардың катиондарымен тұрақты ацетатты кешендер түзеді. Қышқыл ортада спирттермен әрекеттескенде эфирлер береді.

Аммоний, сілті және басқа металдардың ацетаттары суда жақсы ериді. Күміс ацетаттары CH 3 COOAg мен сынап (I) басқа металдардың ацетаттарына қарағанда суда жақсы ерімейді.

1. Темір (III) хлоридімен реакциясы (фармакопеялық).

РН = 5-8 ацетатта - Fe (III) катиондары бар ион еритін қою қызыл (күшті шай түсі) ацетаты немесе темір (III) оксиацетатын түзеді.

Сулы ерітіндіде ол жартылай гидролизденеді; минералды қышқылдармен ерітіндінің қышқылдануы гидролизді басады және ерітіндінің қызыл түсінің жоғалуына әкеледі.

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

Қайнаған кезде ерітіндіден негізгі темір (III) ацетатының қызыл-қоңыр тұнбасы түседі:

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

Темір (III) мен ацетат иондарының концентрацияларының қатынасына байланысты тұнбаның құрамы өзгеруі және жауап беруі мүмкін, мысалы: Fe OH (CH 3 COO) 2, Fe 3 (OH) 2 O 3 (CH 3 COO), Fe 3 O (OH) (CH 3 COO) 6 немесе Fe 3 (OH) 2 (CH 3 COO) 7.

Реакцияға темірмен (III) тұнба түзетін CO 3 2 -, SO 3 « -, PO 4 3 -, 4 аниондары кедергі жасайды, сонымен қатар SCN -аниондары (Fe 3+ катиондары бар қызыл комплекстер береді) , йодид - Г 2 ионы, ерітіндіге сары түс беретін 1 2 йодқа дейін тотыққан.

2. Күкірт қышқылымен әрекеттесу.

Ацетат - күшті қышқылдық ортадағы ион сірке суы тән иісі бар әлсіз сірке қышқылына айналады:

CH 3 COO- + H +<- СН 3 СООН

Реакцияға NO 2 \ S 2 -, SO 3 2 -, S 2 O 3 2 -аниондары кедергі жасайды, олар сонымен қатар концентрацияланған H 2 SO4 ортасында өзіне тән иісі бар газ тәрізді өнімдер шығарады.

3. Этил ацетат түзілу реакциясы (фармакопеялық).

Реакция күкірт қышқылының ортасында жүреді. Этанолмен:

CH 3 COO- + H + - CH 3 COOH CH 3 COOH + C 2 H 5 OH = CH 3 COOC 2 H 4 + H 2 O

Шығарылған этилацетат өзіне тән жағымды иіспен анықталады. Күміс тұздары бұл реакцияны катализдейді, сондықтан бұл реакция кезінде AgNO 3 аз мөлшерде қосу ұсынылады.

Дәл осылай С 5 НцОН амил спиртімен әрекеттескенде жағымды иісті амил ацетаты СН 3 СООС 5 Н (- інжу) түзіледі.Этилацетаттың тән иісі сезіледі, ол қоспаны мұқият қыздырғанда күшейеді.

Тартраттың аналитикалық реакциялары - иондық POC - CH (OH) - CH (OH) - ҚҰРАМ. Тартрат ионы - әлсіз екі негізді шарап қышқылының анионы:

NO-CH-COOH

HO-CH-COOH

Тартрат - ион суда жақсы ериді. Сулы ерітінділерде тартрат иондары түссіз, гидролизге ұшырайды, күрделі металдардың катиондары бар тұрақты тартрат комплекстерін береді. Тартар қышқылы екі қатар тұз түзеді - құрамында екі зарядталған тартраты бар орташа тартрат - COCH (OH) CH (OH) COO - ион, және қышқыл тартраттар - құрамында бір зарядталған гидротартаты бар гидротартраттар - HOOOCH (OH) CH (OH) COO - ион . Калий сутегі тартраты (-тартар) KNS 4 H 4 O 6 іс жүзінде калий катиондарын ашу үшін қолданылатын судағы ерітінді емес. Орташа кальций тұзы суда аз ериді. Орташа калий тұзы K 2 C 4 H 4 O 6 суда жақсы ериді.

I. Калий хлоридімен реакциясы (фармакопеялық).

С 4 Н 4 О 6 2 - + К + + Н + -> КНС 4 Н 4 О 6 1 (ақ)

2. Қышқыл ортада резорцинолмен реакция (фармакопеялық).

Татраттар концентрлі күкірт қышқылында резорцинол мета - С 6 Н 4 (ОН) 2 қыздырғанда шие қызыл түсті реакция өнімдерін құрайды.

14) Күмістің аммиак кешенімен реакциялар. Металл күмістің қара тұнбасы түседі.

15) Темір (II) сульфатымен және сутегінің асқын тотығымен әрекеттесу.

Тартраты бар ерітіндіге FeSO 4 және H 2 O 2 сұйылтылған сулы ерітіндісін қосу. мыжылған түсті тұрақсыз темір кешенінің пайда болуына әкеледі. NaOH сілтілік ерітіндісімен кейінгі өңдеу көк кешеннің пайда болуына әкеледі.

Оксалат ионының аналитикалық реакциялары С 2 О 4 2-

Оксалат - ион С 2 О 4 2 - - орташа беріктігі Н2 С 2 О 4 екі негізді оксал қышқылының анионы, суда жақсы ериді. Оксалат - сулы ерітінділердегі ион түссіз, жартылай гидролизденген, күшті тотықсыздандырғыш, тиімді лиганд - көптеген металдардың катиондары бар тұрақты оксалат комплекстерін құрайды. Сілтілік металдардың, магний мен аммонийдің оксалаттары суда ериді, ал басқа металдар суда ериді.

1Барий хлоридімен реакция Ва 2+ + С 2 О 4 2- = ВаС 2 О 4 (ақ) Тұнба минералды қышқылдарда және сірке қышқылында ериді (қайнау кезінде). 2. Кальций хлоридімен реакциясы (фармакопеялық): Ca 2+ + C 2 O 4 2 - = CaC 2 O 4 (ақ)

Тұнба минералды қышқылдарда ериді, бірақ сірке қышқылында ерімейді.

3. Күміс нитратымен әрекеттесу.

2 Ag + + С 2 О 4 2 - -> Ag2C2O 4. |. (Сүзбе) Ерігіштігін тексеру. Тұнба 3 бөлікке бөлінеді:

а) Тұнба бар бірінші пробиркаға HNO 3 ерітіндісін араластыра отырып, тұнба ерігенше қосыңыз;

б) Концентрацияланған аммиак ерітіндісі тұнба ерігенше араластыра отырып тұнбамен бірге екінші пробиркаға қосылады; v) Үшінші пробиркаға тұнбасы бар 4-5 тамшы НС1 ерітіндісін қосыңыз; пробиркада күміс хлоридінің ақ тұнбасы қалады:

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

4. Калий перманганатымен әрекеттесу. Қышқыл ортада KMnO 4 бар оксалат иондары СО 2 бөлінуімен тотығады; марганецтің (VII) марганецке (II) дейін төмендеуіне байланысты KMnO 4 ерітіндісі түссізденеді:

5 C 2 O 4 2 - + 2 MnO 4 « + 16 H + -> 10 CO 2 + 2 Mn 2+ + 8 H 2 O

KMnO 4 сұйылтылған ерітіндісі. Соңғысы түссізденген; газ көпіршіктерінің бөлінуі бар - СО 2.

38 ВА тобының элементтері

Периодтық жүйенің VA тобының жалпы сипаттамасы. s x p y түрінде - VA тобының элементтерінің сыртқы энергия деңгейінің электрондық конфигурациясы.

Мышьяк пен сурьма әртүрлі аллотропты модификацияларға ие: молекулалық және металл кристалды торлармен. Алайда, катиондық формалардың тұрақтылығын салыстыру негізінде (3+, Sb 3+ ретінде) мышьяк бейметалдарға, ал металдарға сурьма жатады.

тотығу дәрежелері VA тобы элементтері үшін тұрақты

Азоттан висмутқа дейін (металл емес қасиеттерінің төмендеуімен):

w теріс тотығу күйінің тұрақтылығын төмендетеді (-3) (м. сутегі қосылыстарының қасиеттері)

w жоғары оң тотығу күйінің тұрақтылығын төмендетеді (+5)

w төмен оң тотығу күйінің тұрақтылығын жоғарылату (+3)

Элемент	C	Si	Ge	Sn	Pb
Реттік нөмір	6	14	32	50	82
Атомдық массасы (салыстырмалы)	12,011	28,0855	72,59	118,69	207,2
Тығыздық (н.у.), г / см 3	2,25	2,33	5,323	7,31	11,34
t пл, ° С	3550	1412	273	231	327,5
байлау t, ° C	4827	2355	2830	2600	1749
Ионизация энергиясы, кДж / моль	1085,7	786,5	762,1	708,6	715,2
Электронды формула	2s 2 2p 2	3s 2 3p 2	3d 10 4s 2 4p 2	4d 10 5s 2 5p 2	4f 14 5d 10 6s 2 6p 2
Электронегативтілік (сауалнама)	2,55	1,9	2,01	1,96	2,33

Инертті газдардың электронды формулалары:

• Ол - 1с 2;
• Ne - 1s 2 2s 2 2p 6;
• Ar - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6;
• Kr - 3d 10 4s 2 4p 6;
• Xe - 4d 10 5s 2 5p 6;

Күріш. Көміртек атомының құрылысы.

Д.И.Менделеевтің химиялық элементтерінің периодтық жүйесінің 14 тобына (ескі классификация бойынша IVа тобы) 5 элемент кіреді: көміртек, кремний, германий, қалайы, қорғасын (жоғарыдағы кестені қараңыз). Көміртек пен кремний металл емес, германий-металдық қасиеті бар зат, қалайы мен қорғасын типтік металдар.

Жер қыртысында 14 тобының (IVa) ең көп тараған элементі - кремний (Жердегі оттегінен кейін екінші орында) (массасы бойынша 27,6%), одан кейін: көміртегі (0,1%), қорғасын (0,0014%), қалайы (0.00022%), германий (0.00018%).

Кремний, көміртектен айырмашылығы, табиғатта бос күйінде кездеспейді, оны тек байланған күйде табуға болады:

• SiO 2 - кремнезем, кварц түрінде кездеседі (көптеген тау жыныстарына, құмға, сазға кіреді) және оның сорттары (агат, аметист, рок -хрустал, яшма және т.б.);
• кремнийге бай силикаттар: тальк, асбест;
• алюмосиликаттар: дала шпаты, слюда, каолин.

Германий, қалайы мен қорғасын табиғатта бос күйінде кездеспейді, бірақ кейбір минералдардың құрамына кіреді:

• германий: (Cu 3 (Fe, Ge) S 4) - минералды германит;
• қалайы: SnO 2 - касситерит;
• қорғасын: PbS - галена; PbSO 4 - бұрыштық; PbCO 3 - керусит.

Сыртқы энергия деңгейінде қоздырылмаған күйдегі 14 (IVa) тобының барлық элементтерінде екі жұптаспаған электрон бар (валенттілігі 2, мысалы, СО). Қозғалған күйге ауысқанда (процесс энергия шығынын талап етеді), сыртқы деңгейдегі бір жұпталған электрон электронды бос р-орбитальға «секіреді», осылайша 4 «жалғыз» электронды құрайды (біреуі s-деңгейінде және үшеуі p-sublevel), ол элементтердің валенттілік мүмкіндіктерін кеңейтеді (валенттілік 4: мысалы, СО 2).

Күріш. Көміртек атомының қозған күйге ауысуы.

Жоғарыда аталған себеп бойынша 14 (IVa) тобының элементтері тотығу күйін көрсете алады: +4; +2; 0; -4.

Электронды s-деңгейден p-деңгейге көміртектен қорғасынға «секіру» үшін көбірек энергия қажет болғандықтан (көміртек атомын қоздыру үшін қорғасын атомын қоздыруға қарағанда әлдеқайда аз энергия қажет), көміртегі төрт валенттілікті көрсететін қосылыстарға енеді; ал қорғасын - екі.

Тотығу дәрежелері туралы да осылай айтуға болады: көміртектен қорғасынға дейінгі қатарда +4 және -4 тотығу күйінің көрінісі төмендейді, ал +2 тотығу дәрежесі жоғарылайды.

Көміртек пен кремний металл емес болғандықтан, олар қосылысқа байланысты оң және теріс тотығу күйлерін көрсете алады (электронегативті элементтері көп қосылыстарда С пен Си электрон береді, ал электронегативті элементтері аз қосылыстарда алынады):

C +2 O, C +4 O 2, Si +4 Cl 4 C -4 H 4, Mg 2 Si -4

Ge, Sn, Pb, қосылыстардағы металдар сияқты, әрқашан электрондарын береді:

Ge +4 Cl 4, Sn +4 Br 4, Pb +2 Cl 2

Көміртек тобының элементтері келесі қосылыстарды құрайды:

• тұрақсыз ұшатын сутегі қосылыстары(жалпы формуласы EH 4), оның ішінде тек метан CH4 тұрақты қосылыс.
• тұз түзбейтін оксидтер- төменгі оксидтер СО және СиО;
• қышқыл оксидтері- жоғары оксидтер CO 2 және SiO 2 - олар әлсіз қышқылдар болып табылатын гидроксидтерге сәйкес келеді: H 2 CO 3 (көмір қышқылы), H 2 SiO 3 (кремний қышқылы);
• амфотерлі оксидтер- GeO, SnO, PbO және GeO 2, SnO 2, PbO 2 - соңғылары германий Ge (OH) 4, стронций Sn (OH) 4, қорғасын Pb (OH) 4 гидроксидтеріне (IV) сәйкес келеді;

Рефераттың тірек сөздері: көміртек, кремний, IVA тобының элементтері, элементтердің қасиеттері, алмас, графит, карбин, фуллерен.

IV топтың элементтері болып табылады көміртегі, кремний, германий, қалайы мен қорғасын... Көміртек пен кремнийдің қасиеттерін толығырақ қарастырайық. Кестеде бұл элементтердің ең маңызды сипаттамалары келтірілген.

Оның барлық дерлік қосылыстарында көміртегі мен кремний тетравалентті , олардың атомдары қозған күйде. Көміртек атомының валенттік қабатының конфигурациясы атом қозған кезде өзгереді:

Кремний атомының валенттік қабатының конфигурациясы келесідей өзгереді:

Көміртек пен кремний атомдарының сыртқы энергия деңгейінде 4 жұптаспаған электрондар болады. Кремний атомының радиусы үлкен; оның валенттік қабаты бос 3 d- Орбитальдар, бұл кремний атомдарын құрайтын байланыстардың табиғатында айырмашылықтар туғызады.

Көміртектің тотығу дәрежесі –4 -тен +4 аралығында болады.

Көміртектің тән ерекшелігі - оның тізбек құра алу қабілеті: көміртек атомдары бір -бірімен қосылып, тұрақты қосылыстар түзеді. Ұқсас кремний қосылыстары тұрақсыз. Көміртектің тізбек түзілу қабілеті көптеген санның болуын анықтайды органикалық қосылыстар .

КІМ бейорганикалық қосылыстар көміртекке оның оксидтері, көмір қышқылы, карбонаттар мен гидрокарбонаттар, карбидтер жатады. Қалған көміртекті қосылыстар органикалық.

Көміртек элементі сипатталады аллотропия, оның аллотропиялық модификациясы болып табылады алмас, графит, карбин, фуллерен... Көміртектің басқа аллотропиялық модификациясы қазір белгілі.

Көміржәне күйеретінде көруге болады аморфтыграфиттің сорттары.

Кремний қарапайым зат түзеді - кристалды кремний... Аморфты кремний бар - ақ ұнтақ (қоспасыз).

Алмаз, графит және кристалды кремнийдің қасиеттері кестеде келтірілген.

Графит пен алмастың физикалық қасиеттерінің айқын айырмашылығының себебі әр түрлі кристалдық тордың құрылымы ... Алмаз кристаллында әрбір көміртек атомы (кристал бетіндегі атомдарды қоспағанда) түзіледі төрткөршілес көміртек атомдарымен эквивалентті күшті байланыстар. Бұл байланыстар тетраэдрдің шыңдарына бағытталған (CH 4 молекуласындағыдай). Осылайша, алмас кристаллында әрбір көміртек атомы төрт атомның төртбұрышының төбесінде орналасқан төрт бірдей атоммен қоршалған. Алмаз кристалындағы C - C байланыстарының симметриясы мен беріктігі ерекше беріктікті және электронды өткізгіштіктің болмауын қамтамасыз етеді.

V кристалды графит әрбір көміртек атомы 120 ° бұрышта бір жазықтықта іргелес көміртек атомдарымен үш күшті эквивалентті байланыс түзеді. Бұл жазықтықта алты мүшелі жалпақ сақиналардан тұратын қабат түзіледі.

Сонымен қатар, әрбір көміртек атомы бар бір жұптаспаған электрон... Бұл электрондар ортақ электронды жүйені құрайды. Қабаттар арасындағы байланыс салыстырмалы түрде әлсіз молекулааралық күштердің арқасында жүзеге асады. Қабаттар бір -біріне қатысты орналасқан, бір қабаттың көміртегі атомы екінші қабаттың алтыбұрышының ортасынан жоғары болады. Қабат ішіндегі С - С байланысының ұзындығы 0,142 нм, қабаттар арасындағы қашықтық 0,335 нм. Нәтижесінде қабаттар арасындағы байланыстар қабат ішіндегі атомдар арасындағы байланысқа қарағанда әлдеқайда әлсіз болады. Бұл себеп болады графит қасиеттері: Ол жұмсақ, қабыршақтануға оңай, сұр түсті және металл жылтырлығы бар, электр өткізгіш және химиялық қарағанда гауһарға қарағанда реактивті. Алмаз мен графиттің кристалды торларының модельдері суретте көрсетілген.

Графитті алмазға айналдыру мүмкін бе? Бұл процесті ауыр жағдайларда - шамамен 5000 МПа қысымда және 1500 ° С - 3000 ° С температурада катализаторлар (Ni) болған жағдайда бірнеше сағат бойы жүргізуге болады. Өнімдердің негізгі бөлігін ұсақ кристалдар (1 -ден бірнеше мм -ге дейін) мен алмас шаңы құрайды.

Карбин- көміртектің атомдары типтік сызықты тізбектерді құрайтын көміртектің аллотропиялық модификациясы:

–С≡С - С≡С - С≡Сі(α-карбин, полиин) немесе = C = C = C = C = C = C = C =(β-карбин, полиен)

Бұл тізбектер арасындағы қашықтық молекулааралық өзара әрекеттестіктің күшеюіне байланысты графитті қабаттарға қарағанда аз.

Карбин - қара ұнтақ және жартылай өткізгіш. Бұл химиялық тұрғыдан графитке қарағанда реактивті.

Фуллерен- С 60, С 70 немесе С 84 молекулаларынан түзілген көміртектің аллотропиялық модификациясы. С 60 молекуласының сфералық бетінде көміртек атомдары 20 тұрақты алтыбұрыш пен 12 тұрақты бесбұрыштың төбесінде орналасқан. Барлық фуллерендер көміртек атомдарының жабық құрылымдары болып табылады. Фуллерен кристалдары - бұл молекулалық құрылымы бар заттар.

Кремний.Кремнийдің бір ғана тұрақты аллотропты модификациясы бар, оның кристалдық торы алмасқа ұқсас. Кремний - қатты, отқа төзімді ( т° pl = 1412 ° C), металл жылтырлығы бар қара сұр түсті өте нәзік зат, стандартты жағдайда ол жартылай өткізгіш болып табылады.