Кристаллическое вещество, прозрачное, сильно преломляет лучи света, очень твёрдое, не проводит электрический ток, плохо проводит тепло, r = 3,5 г/см3; t╟пл. = 3730╟C; t╟кип. =═ 4830╟C.
Атомы углерода находятся в sp3- гибридизации и образуют атомную кристаллическую решётку с прочными ковалентными s- связями.
Можно получить из графита при p > 50 тыс. атм; t╟ = 1200╟C.
Применение
Шлифовальный порошок, буры, стеклорезы, после огранки - бриллианты.
Графит
Кристаллическое вещество, слоистое, непрозрачное, тёмно-серое, обладает металлическим блеском, мягкое, проводит электрический ток; r = 2,5 г/см3.
В кристаллической решётке атомы углерода находятся в sp2- гибридном состоянии и образуют слои из шестичленных колец; между слоями действуют межмолекулярные силы.
Применение
Электроды, карандашные грифели, замедлитель нейтронов в ядерных реакторах, входит в состав некоторых смазочных материалов.
Чёрный порошок; r = 2 г/см3; полупроводник.
Состоит из линейных цепочек═ √CºC√CºC√═ и═ =С=С=С=С=; атомы углерода находятся в sp- гибридном состоянии.
При нагревании переходит в графит.
Адсорбция - поглощение газообразных или растворённых веществ поверхностью твёрдого вещества.
Обратный процесс - выделение этих поглощённых веществ - десорбция.
Применение адсорбции
Очистка от примесей (в производстве сахара и др.), для защиты органов дыхания (противогазы), в медицине (таблетки "Карболен") и др.
Углерод - малоактивен, на холоде реагирует только со фтором; химическая активность проявляется при высоких температурах.
Восстановительные свойства
1) с кислородом
C0 + O2═ √t╟╝═ CO2 углекислый газ
при недостатке кислорода наблюдается неполное сгорание:
2C0 + O2═ √t╟╝═2C+2O угарный газ
2) со фтором
С + 2F2 ╝ CF4
3) с водяным паром
C0 + H2O═ √1200╟╝═С+2O + H2 водяной газ
4) с оксидами металлов
C0 + 2CuO═ √t╟╝═ 2Cu + C+4O2
5) с кислотами √ окислителями:
C0 + 2H2SO4(конц.) ╝ С+4O2╜ + 2SO2╜ + 2H2O
С0 + 4HNO3(конц.) ╝ С+4O2╜ + 4NO2╜ + 2H2O
Окислительные свойства
6) с некоторыми металлами образует карбиды
4Al + 3C0 ╝ Al4C3
Ca + 2C0 ╝ CaC2-4
7) с водородом
C0 + 2H2 ╝ CH4
Оксид углерода (II) CO
Угарный газ; бесцветный, без запаха, малорастворим в воде, растворим в органических растворителях, ядовит, t╟кип = -192╟C; t пл. = -205╟C.
Получение
1) В промышленности (в газогенераторах):
C + O2 ╝ CO2
CO2 + C ╝ 2CO
2) В лаборатории - термическим разложением муравьиной или щавелевой кислоты в присутствии H2SO4(конц.):
HCOOH ╝ H2O + CO╜
H2C2O4 ╝ CO╜ + CO2╜ + H2O
При обычных условиях CO инертен; при нагревании √ восстановитель; несолеобразующий оксид.
1) с кислородом
2C+2O + O2 ╝ 2C+4O2
2) с оксидами металлов
C+2O + CuO ╝ Сu + C+4O2
3) с хлором (на свету)
CO + Cl2═ √hn╝═ COCl2(фосген)
4) реагирует с расплавами щелочей (под давлением)
CO + NaOH ╝ HCOONa(муравьинокислый натрий (формиат натрия))
5) с переходными металлами образует карбонилы
Ni + 4CO═ √t╟╝═Ni(CO)4
Fe + 5CO═ √t╟╝═Fe(CO)5
Оксид углерода (IV) СO2
Углекислый газ, бесцветный, без запаха, растворимость в воде - в 1V H2O растворяется 0,9V CO2 (при нормальных условиях); тяжелее воздуха; t╟пл.= -78,5╟C (твёрдый CO2 называется "сухой лёд"); не поддерживает горение.
|
|
|
O=C=O |
Получение
1. Термическим разложением солей угольной кислоты (карбонатов). Обжиг известняка:
CaCO3═ √t╟╝═ CaO + CO2╜
2. Действием сильных кислот на карбонаты и гидрокарбонаты:
CaCO3 + 2HCl ╝ CaCl2 + H2O + CO2╜
NaHCO3 + HCl ╝ NaCl + H2O + CO2╜
|
|
|
вытеснением воздуха |
Кислотный оксид: реагирует с основными оксидами и основаниями, образуя соли угольной кислоты
Na2O + CO2 ╝ Na2CO3
2NaOH + CO2 ╝ Na2CO3 + H2O
NaOH + CO2 ╝ NaHCO3
При повышенной температуре может проявлять окислительные свойства
С+4O2 + 2Mg═ √t╟╝═ 2Mg+2O + C0
Помутнение известковой воды:
Ca(OH)2 + CO2═ ╝ CaCO3¯(белый осадок) + H2O
Оно исчезает при длительном пропускании CO2 через известковую воду, т.к. нерастворимый карбонат кальция переходит в растворимый гидрокарбонат:
CaCO3 + H2O + CO2 ╝ Сa(HCO3)2
H2CO3
![]()
Кислота слабая, существует только в водном растворе:
CO2 + H2O ╚ H2CO3
Двухосновная:
H2CO3 ╚ H+ + HCO3-
HCO3- ╚ H+ + CO32-
Характерны все свойства кислот.
Cредние соли - карбонаты (СO32-).
Кислые соли - бикарбонаты, гидрокарбонаты (HCO3-).
Карбонаты и гидрокарбонаты могут превращаться друг в друга:
2NaHCO3═ √t╟╝═ Na2CO3 + H2O + CO2╜
Na2CO3 + H2O + CO2 ╝ 2NaHCO3
Карбонаты металлов (кроме щелочных металлов) при нагревании декарбоксилируются с образованием оксида:
CuCO3═ √t╟╝═ CuO + CO2╜
═
Качественная реакция - "вскипание" при действии сильной кислоты:
Na2CO3 + 2HCl ╝ 2NaCl + H2O + CO2╜
CO32- + 2H+ ╝ H2O + CO2╜
Открыт Ж. Гей-Люссаком и Л.Тенаром в 1811г.
Второй по распространённости элемент в земной коре (27,6% по массе)
|
|
|
|
1s22s22p63s23p2 |
|
|
Возбуждённое состояние
|
|
Степени окисления: +4, -4.
Кристаллический √ тёмно-серое вещество с металлическим блеском, большая твёрдость, хрупок, полупроводник; r = 2,33 г/см3, t╟пл. =1415╟C; t╟кип. = 2680╟C.
Имеет алмазоподобную структуру (sp3- гибридизация атомов кремния) и образует прочные ковалентные s- связи. Инертен.
Аморфный - бурый порошок, гигроскопичен, алмазоподобная структура, r = 2 г/см3, более реакционноспособен.
Получение
1)
2С + Si+4O2═ √t╟╝═ Si0 + 2CO
2)
2Mg + Si+4O2═ √t╟╝═ 2MgO + Si0
Типичный неметалл, инертен.
Как восстановитель:
1) С кислородом
Si0 + O2═ √t╟╝═ Si+4O2
2) С фтором (без нагревания)
Si0 + 2F2 ╝ SiF4╜
3) С углеродом
Si0 + C═ √t╟╝═ Si+4C
(SiC - карборунд -твёрдый; используется для точки и шлифовки)
4) С водородом не взаимодействует. Силан (SiH4) получают разложением силицидов металлов кислотой:
Mg2Si + 2H2SO4 ╝ SiH4╜ + 2MgSO4
5) С кислотами не реагирует. Растворяется только в смеси азотной и плавиковой кислот:
3Si + 4HNO3 + 18HF ╝ 3H2[SiF6] + 4NO╜ + 8H2O
6) Со щелочами (при нагревании):
Si0 + 2NaOH + H2O ╝ Na2Si+4O3+ 2H2╜
Как окислитель:
7) С металлами (образуются силициды):
Si0 + 2Mg═ √t╟╝═ Mg2Si-4
Силан SiH4
Бесцветный газ, ядовит, t╟пл. = -185╟C, t╟кип. = -112╟C.
Получение
Mg2Si + 4HCl ╝ 2MgCl2 + SiH4╜
1)
SiH4 + 2O2 ╝ SiO2 + 2H2O
2)
SiH4 ╝ Si + 2H2╜
Оксид кремния (IV) (SiO2)n
SiO2 - кварц, горный хрусталь, аметист, агат, яшма,опал, кремнозём (основная часть песка)

Al2O3 ∙ 2SiO2 ∙ 2H2O - каолинит (основная часть глины)
K2O ∙ Al2O3 ∙ 6SiO2 - ортоклаз (полевой шпат)
Твёрдое, тугоплавкое вещество, t╟пл.= 1728╟C, t╟кип.= 2590╟C
При сплавлении взаимодействует с основными оксидами, щелочами, а также с карбонатами щелочных и щелочноземельных металлов:
1) С основными оксидами:
SiO2 + CaO ╝ CaSiO3
2) Со щелочами:
SiO2 + 2NaOH ╝ Na2SiO3 + H2O
3) С водой не реагирует
4) С солями:
SiO2 + CaCO3 ╝ CaSiO3 + CO2╜
SiO2 + K2CO3 ╝ K2SiO3 + CO2╜
5) С плавиковой кислотой:
SiO2 + 4HF ╝ SiF4╜ + 2H2O
SiO2 + 6HF ╝ H2[SiF6](гексафторкремниевая кислота) + 2H2O
═(реакции лежат в основе процесса травления стекла).

x ∙ SiO2 ∙ y H2O
x = 1, y = 1 H2SiO3 - метакремниевая кислота
x = 1, y = 2 H4SiO4 - ортокремниевая кислота и т.д.
H2SiO3 - очень слабая (слабее угольной), непрочная, в воде малорастворима (образует коллоидный раствор), не имеет кислого вкуса.
Получение
Na2SiO3 + 2HCl ╝ 2NaCl + H2SiO3¯
При нагревании разлагается:
H2SiO3═ √t╟╝═ H2O + SiO2
Соли кремниевой кислоты - силикаты.
Выветривание горных пород (разрушение минералов):
(K2O ∙ Al2O3 ∙ 6SiO2)(полевой шпат)═ + CO2 + 2H2O ╝
╝ (Al2O3 ∙ 2SiO2 ∙ 2H2O)(каолинит (глина)) + 4SiO2(кремнезём (песок)) + K2CO3
КОНЕЦ РАЗДЕЛА