Презентация на тему "Характеристика углерода и кремния"

Содержание

• 
  Слайд 1

  Химия элементов. Лекция 1

  Общая характеристика элементов IVA-группы. Углерод и кремний pptcloud.ru

• 
  Слайд 2

  Элементы IVА-группы

  Неметаллы Амфотерные элементы Рост металличности

• 
  Слайд 3

  Общая электронная формула:[…] ns2 (n–1)d10np2

  Валентные возможности: С: 2, 4; Si, Ge, Sn, Pb: 2  6 Степени окисления: –IV, 0, +II, +IV Устойчивые ст.ок.: С, Si, Ge, Sn:+IV (PbIV – сильн.окисл.). Уст. ст.ок.:Pb:+II ns 2 np2 nd 0

• 
  Слайд 4

  Оксиды элементовIVА-группы

  +IV CO2(г) уст. SiO2(т) уст. GeO2(т) уст. SnO2(т) уст. PbO2(т) с.окисл. Кислотные оксиды +II CO SiO GeO SnO PbO уст. Амфот. оксиды Несолеобр. оксиды Восстан. св-ва

• 
  Слайд 5

  Водородные соединения элементовIVА-группы

  СH4 SiH4 GeH4 SnH4 PbH4неуст. Устойчивость падает Склонность к катенации (образование цепей состава Э—Э—Э—Э—Э в ряду C Si Ge Sn Pb уменьшается

• 
  Слайд 6

  Простые вещества

  Аллотропия Углерод: алмаз (sp3), графит (sp2), карбин (sp), фуллерен. Олово «белое» и «серое». Структура алмаза и графита Олово белое Олово серое Алмаз Графит

• 
  Слайд 7

  Химические свойства

  При комн. темп. С,Si, Ge + H2O  С,Si, Ge + H3O+ Sn, Pb + H2O  Sn + H3O+  Sn2+ + H2 Pb + H3O+  Pb2+ + H2 Кремний Свинец Олово Германий

• 
  Слайд 8
  

  С(т) + KOH  Si + 4NaOH = Na4SiO4 + 2H2 Si + 8OH– –4e– = SiO44– + 4H2O 2H2O + 2e– = H2 + 2OH– Ge + 2KOH + 2H2O2 = K2[Ge(OH)6] Ge + 6OH– –4e– = [Ge(OH)6]2– H2O2 + 2e– = 2OH– Sn + NaOH + 2H2O = Na[Sn(OH)3] + H2 Sn + 3OH– –2e– = [Sn(OH)3]– 2H2O + 2e– = H2 + 2OH–

• 
  Слайд 9

  Простые вещества

  ЭIVA +Г2 ЭГ2, ЭГ4 (Sn, Pb) +O2 ЭO, ЭO2 (Sn, Pb) ЭS, ЭS2 +S SiO44– [Э(OH)3]– + H2(Sn, Pb) H3O+ Э2+ + H2(Sn, Pb) HNO3(конц) CO2, Pb2+, SnO2 · nH2O OH– HNO3(разб) Sn2+, Pb2+

• 
  Слайд 10

  Распространение в природе и важнейшие минералы

  2. Si25,80% (27,72% в литосфере) 13. C0,087% (0,032% в литосфере) 31. Sn 0,0035% 35. Pb 0,0018% 46. Ge6·10–4% (РРЭ) Кремний: кварц, яшма, агат, опал, силикаты,алюмосиликаты Кварц Аметист Каолинит Агат Опал

• 
  Слайд 11
  

  Углерод:графит, алмаз, каменный уголь, нефть, природный газ, орг. в-ва, карбонаты

  Алмаз Графит Кальцит Газодобыча Каменный уголь

• 
  Слайд 12

  Германий, олово и свинец

  Касситерит SnO2 Галенит PbS Германит (FeIICu6IGe2)S8 Аргиродит (Ag8IGeIV)S6

• 
  Слайд 13

  Шкала степеней окисления углерода

  +IV +II 0 IV CO2, CO32, H2CO3, Na2CO3, CS2, CF4, CCl2O, C(NH2)2O CO, HCN, C2F4 C (графит, алмаз, карбин, фуллерен) СH4, Be2C, Al4C3, SiC

• 
  Слайд 14

  Графит

  Т. пл. 3800 С, т. кип. 4000 С, плотность 2,27 г/см3, электропроводен, устойчив. Типичный восст-ль (реагирует с водородом, кислородом, фтором, серой, металлами). Кристаллическая решетка слоистая (sp2-гибридизация).

• 
  Слайд 15

  Алмаз

  Бесцветные прозрачныекристаллы, диэлектрик, ювелирный драгоценный камень (бриллиант), плотность 3,515 г/см3. Крист. решетка атомная (sp3-гибридизация). Выше 1200 С переходит в графит. При прокаливании на воздухе сгорает.

• 
  Слайд 16

  Карбин и фуллерен

  Карбин:линейные макромолекулы(С2)n, бесцветен и прозрачен, полупроводник; плотность 3,27 г/см3; выше 2300 С переходит в графит. Фуллерен: С60 и С70 (полые сферы), темно-окрашенный порошок, полупроводник, т. пл. 500-600 C, плотность 1,7 г/см3 (С60). Фуллерен С60 Фуллерен С70

• 
  Слайд 17

  Карбиды

  Солеобразные(CaC2, Al4C3) CaC2 + 2H2O = = Ca(OH)2 + C2H2 Al4C3 + 12H2O = = 4Al(OH)3 + 3CH4 Ковалентные (SiC) Металлоподобные (Fe3C, WC) Карбид кальция Карбид кремния Поверхность стали под микроскопом Резец из победита (сплав на основе WC)

• 
  Слайд 18

  Водородные соединения. Метан CH4

  СН4– газ без цвета и запаха, горюч, главная сост. часть природного газа. Получение в лаборатории: CH3COONa + NaOH (+t) = = Na2CO3 + CH4 Горение: CH4 + O2 = С + 2H2O CH4 + 2O2 (изб.) = = СO2 + 2H2O sp3

• 
  Слайд 19

  Монооксид углерода CO– несолеобразующий оксид

  Бесцветный газ, без запаха, легче воздуха, малорастворим в воде, т.кип. –191,5 С, ядовит («угарный газ»). Восстановительные свойства (t): 4CO + Fe3O4 = 3Fe + 4CO2 (пирометаллургия) E E св. св. * * 2p2 6С0 2p4 8O0

• 
  Слайд 20

  Монооксид углерода CO

  Донорные свойства: CO образует прочные комплексы, например [Fe(CO)5]. Fe : C:::O Обнаружение: PdCl2 + CO + H2O =Pd + CO2 + 2HCl I2O5 + 5CO = I2 + 5CO2

• 
  Слайд 21

  Диоксид углерода CO2(кислотный оксид)

  Бесцветный газ, без запаха, тяжелее воздуха, умеренно растворим в воде (при комн. т-ре в 1 л воды – около 1,7 л CO2). В тв. сост. («сухой лёд») – молекулярная крист. решетка; т. возгонки –78 С, т.пл. –57 С (р = 5 атм). O O С , , «Сухой лед» sp-гибридизация

• 
  Слайд 22

  Моногидрат CO2. H2O и угольная кислота H2CO3

  В водном растворе: CO2 (г) + H2O  CO2. H2OH2CO3 H2CO3– слабая двухосновная кислота: H2CO3 + H2O  HCO3– + H3O+ ; KK = 4,27 · 10–7 HCO3– + H2O  CO32– + H3O+ ; KK = 4,68 · 10–11 Соли– карбонаты и гидрокарбонатыM2CO3 и MHCO3подвергаются гидролизу (рН > 7). Термическое разложениегидрокарбонатов: 2NaHCO3= Na2CO3 + CO2 + H2O Видеофрагмент

• 
  Слайд 23

  Строение: sp2-гибридизация

  C O HO OH Угольная кислота C O O OH – Гидрокарбонат-ион C O O O 2– Карбонат-ион

• 
  Слайд 24

  Карбамид и цианамид

  Синтезкарбамида: NH4NCO (NH2)2CO (+t) (Фридрих Вёлер, 1828 г.) ЦианамидNH2CN и цианамид кальция Ca(CN2) – соль цианамида H2(CN2) C O H2N NH2 Карбамид sp2 sp Цианамид-ион CN22– (сравн. строение CO2) C :N N: 2– .. ..

• 
  Слайд 25

  Псевдогалогениды

  Циановодород HCN – бесцв.ж., т. пл. –13,3 С, т.кип. +25,6С). В водн. р-ре – слабая «синильная кислота»: HCN + H2OCN– + H3O+; KK = 4,93 · 10–10 Цианид-ион CN: донорные св-ва, образует прочные комплексы, ядовит. Fe : C:::N– HCN – производное дициана C2N2

• 
  Слайд 26
  

  Тиоцианат водорода HNCS(«родановодород») не ядовит. В водном растворе HNCS - сильная к-та Ион NCS: слабые донорные свойства Тиоцианат-ион NCS–(сравн. строение CO2) C :N S: – .. .. sp C N S: .. H sp2 sp : SCN– M : NCS– M тиоцианато-N тиоцианато-S HNCS – производное дитиоциана (SCN)2

• 
  Слайд 27

  Кремний

  Химическое растворение 3Si + 4HNO3 + 18HF = 3H2[SiF6] + 4NO + 8H2O Si + 4NaOH = Na4SiO4 + 2H2 Получение кремния SiO2 + 2Mg = 2MgO + Si SiCl4 + 2H2 = Si + 4HCl (кремний ос.ч.)

• 
  Слайд 28

  Водородные соединенияSinH2n+2 (силаны)

  Моносилан SiH4: SiH4 + 2O2 = SiO2 + 2H2O Получение силанов: SiO2+ 4Mg(изб) = Mg2Si + 2MgO (силицид магния) Mg2Si + 4H2O = 2Mg(OH)2 + SiH4 Mg2Si + 4H3O+ = 2Mg2+ + 4H2O + SiH4 Видео: магниетермия и получение силана Получение кремния и силана

• 
  Слайд 29

  Кислородные соединения

  Полиморфизм диоксида кремния: кварц тридимит кристобалит SiO2(ж) (расплав)  573 С  1470С  1728 С SiO2 GeO2 + H2O  SiO2 + 4NaOH(р) = Na4SiO4 + 2H2O (ортосиликат натрия) GeO2 + 2NaOH(т) = Na2GeO3 + H2O (метагерманат натрия) SiO2 GeO2 + H3O+

• 
  Слайд 30

  Травление стекла

  SiO2 + 4HF = SiF4 + 2H2O SiO2 + 6HF (изб.) = H2[SiF6] + 2H2O (гексафторосиликат водорода)

• 
  Слайд 31

  При подкислении водных растворов силикатов и германатов

  SiO2.nH2O (n 300) дикремниевая к-та H6Si2O7трикремниевая к-та H6Si3O10, тетраметакремниевая к-та (H2SiO3)4, полиметакремниевая к-та (H2SiO3)n GeO2.nH2O   H4SiO4 Kк10–10 H2GeO3Kк10–9 Na4SiO4(р) + 2CO2 + 2H2O = H4SiO4 + 2Na2CO3 Na2CO3 + SiO2(т) = Na2SiO3(т) + CO2(сплавление)