Химические свойства. Свойства элементов в группе значительно различаются

Элементы IV группы

Свойства элементов в группе значительно различаются. Члены группы проявляют валентности 2 и 4. Изменения в свойствах от углерода (неметалл) к свинцу (металл) выражены сильнее, чем в крайних группах периодической системы.

Электронная конфигурация валентных электронов: nS²nP² при движении сверху вниз по группе прочность ковалентных связей уменьшается и приводит к тому, что двухвалентность становится более характерной. В группе IV встречаются как ионные, так и ковалентные соединения. С, Si и Ge образуют ковалентные соединения, будучи

4-х валентными. Некоторые соединения олова и свинца иногда описывают как содержащие ионы Э⁴⁺. Но такие соединения преимущественно ковалентные.

Соединения олова (П) также преимущественно ковалентны, а свинца (П) – ионные. Возможности углерода ограничены октетом валентных электронов. Координационное число С никогда не превышает 4, т.к. число электронов в валентной оболочке углерода не может быть более 8. Другие элементы группы обладают большими возможностями. Углерод не образует комплексных ионов, а для остальных членов группы это возможно, например: SiF₆^2-, SnCI₆^2-, GeCI₆^2-, PbCI₆^2-. Устойчивость этих комплексов возрастает по мере увеличения электроположительности центрального атома. Углерод – единственный элемент группы, образующий прочные π – связи.

Углерод имеет несколько аллотропических модификаций, наиболее известные алмаз и графит и менее известные карбин и поликумулен, представляющие собой линейные цепные полимеры.

Алмаз является более плотной модификации - SP³, повышение плотности и устойчивости алмаза.

Искусственные алмазы можно получить из графита при высокой температуре и давлении, в присутствии катализатора (2000⁰С, 10⁵ атм.).

Графит находится в SP² гибридном состоянии и поэтому более реакционноспособный, чем алмаз.

Кремний и германий имеют структуру алмаза, температура плавления уменьшается из-за уменьшения энергий связей.

У олова две модификации: кубические плотно упакованные и вторая как у алмаза. Свинец существует только в одной металлической модификации с плотной кубической упаковкой.

Разница в свойствах первого и последнего элементов IV группа наибольшая (см. табл.3).

Таблица № 7

Реагент	Реакция	Применение
Кислород (воздух) нагревание	Э+ О2→ ЭО2 Pb + О2→ PbO→ Pb3O4	Э = С, Si, Ge, Sn Только Pb (С →СО при недостатке воздуха)
Вода жидк. 20^0С	Pb+ мягкая вода→ Pb(OН)2(водн) Pb+ жесткая вода→ PbSO4(тв) → PbСО3(тв)	Только Pb
Пар (нагревание)	Э + Н2О → ЭО2 + Н2 С + Н2О → СО + Н2	Э= Sn, Si
Сера (нагревание)	Э + 2S →ЭS2	Все, исключая Pb: Pb → PbS
Хлор (нагревание)	Э + С12→ ЭС14	Все, исключая Pb: Pb→ PbС12
Металлы (нагр.)	Карбиды, силициды, сплавы Sn, Pb
Кислоты НСI(гор, конц) Н2SO4(гор,конц)   HNO3(конц)	Э +2 Н^+(водн) →Э^2+(водн) +Н2 Э + Н2SO4 →Э^n+ +SO2 C + Н2SO4 →CO2+ SO2+ 2H2O 3Э +4 HNO3→ 3ЭО2 +4NO+2H2O   3 Pb+8 HNO3→ 3 Pb(NO3)2+ 2 NO+4Н2О	Sn и (медленно) Pb   Э^n+=Sn^4+, Pb^2+ Только углерод С, Ge и Sn –гидратированные оксиды; Si и Pb не реагируют Sn медленно→ Sn(ОН)6^2-
Щелочи (растворы)	Si +2ОН^-+Н2О→ SiО3^-+ 2Н2	С, Ge, Pb не реагируют
Основания (расплавы)	Образуют: SiО4^2-; GeО4^2-; PbО4^2-; Sn(ОН)6^2-	Углерод не реагирует

Дата добавления: 2014-10-31