Тема 2.16. Сполуки Карбону

План

1. Карбон (ІІ) оксид.**

2. Карбон (ІV) оксид.**

3. Карбонатна кислота та її солі.**

1. Карбон утворює два оксиди СO і СO_2.

Карбон (ІІ) оксид (чадний газ) – безбарвний газ, без запаху, погано розчиняється у воді, трохи легший за повітря, отруйний.

Карбон (ІІ) оксид – несолетворний оксид. За стандартних умов не взаємодіє з водою, кислотами, лугами. Йому притаманні такі властивості:

1) здатність горіти васильково синім полум’ям, виділяючи велику кількість теплоти:

2) здатність відновлювати метали з оксидів:

3) взаємодіє з хлором з утворенням фосгену – отруйної речовини, що належить до хімічної зброї:

Добування: У лабораторії карбон (ІІ) оксид добувають з метанової кислоти під дією концентрованої сульфатної кислоти, яка відбирає воду:

У промисловості його добувають різними способами:

1) внаслідок взаємодії карбон (IV) оксиду з розжареним вугіллям за температури понад 450^ºC в умовах нестачі повітря:

CO₂ + C = 2CO

2) дією водяної пари на розпечене вугілля:

Застосування:

1) для відновлення металів з їх оксидів;

2) в органічному синтезі (для добування спиртів, вуглеводів, альдегідів, карбонових кислот);

3) як висококалорійне паливо.

2. Карбон (ІV) оксид (вуглекислий газ).

Молекула має лінійну будову, хімічний зв’язок ковалентний полярний, але диполь не виникає, оскільки молекула симетрична. Кристалічні гратки – молекулярні.

Фізичні властивості: безбарвний газ, без запаху, важчий за повітря у 1,5 рази, доволі добре розчиняється у воді, особливо під тиском, легко зріджується навіть за кімнатної температури і невеликого тиску (5 МПа). Зріджений карбон (ІV) оксид зберігають у стальних балонах. Якщо його швидко вилити з балона, вуглекислий газ випаровується, внаслідок чого частина газу перетворюється на снігоподібну масу – сухий лід.

Хімічні властвисоті: СО₂ – кислотний оксид:

1) Він взаємодіє з водою, утворюючи нестійку карбонатну кислоту:

2) взаємодіє з основами і основними оксидами, як у водних розчинах, так і з твердими, утворюючи солі – карбонати:

Добування: У лабораторії вуглекислий газ добувають дією хлоридної кислоти на мармур:

У промисловості – прожарюванням вапняку:

Застосування:

1) для виробництва соди;

2) для гасіння пожеж (содові вогнегасники);

3) для газування напоїв;

4) для виготовлення сухого льоду для зберігання продуктів, які швидко псуються.

3. Карбонатна кислота – нестійка сполука, існує лише у водному розчині:

Це – слабка двохосновна кислота, у водному розчині дисоціює на йони (ступінчасто):

Карбонатна кислота утворює два ряди солей: середні – карбонати і кислі – гідрогенкарбонати. Карбонати лужних і лужноземельних металів та амонію і всі гідрогенкарбонати розчиняються у воді. Карбонати інших металів у воді не розчиняються, а карбонати Алюмінію, Хрому (ІІІ), Феруму (ІІІ), Купруму (ІІ) не існують.

Хімічні властивості:

1)Під впливом сильних кислот на солі карбонатної кислоти виділяється карбон(IV) оксид:

2) Усі карбонати, крім солей лужних металів, внаслідок нагрівання розкладаються:

3) Карбонати перетворюються на гідрогенкарбонати під впливом водного розчину, що містить вуглекислий газ:

4) Гідрогенкарбонати лужних металів перетворюються на карбонати під час нагрівання:

Застосування карбонатів.

Формула Назва Галузі застосування СаСО3 Кальцій карбонат (мармур) Оздоблювальний матеріал у будівництві, в скульптурі СаСО3 Кальцій карбонат (вапняк) Добування вапна, для вапнування грунтів СаСО3 Кальцій карбонат (крейда) Скляна, гумова промисловість, для побілки   Nа2СО3 Nа2СО3 ·10H2O Натрій карбонат (кальцинована сода) (кристалічна сода) Виробництво скла, мила, мийних засобів, барвників, у целюлозно-паперовій, текстильній, нафтовій та інших галузях промисловості NaHCO3 Натрій гідрогенкарбонат (питна сода) Випікання хліба, у харчовій промисловості, медицині, побуті K2CO3 Калій карбонат (поташ) Виготовлення мила, тугоплавкого скла, у фотосправі

Контрольні запитання:

1. Які оксиди утворює Карбон?

2. Порівняйте карбон (ІІ) і карбон (IV) оксиди.

3. Назвіть способи добування оксидів Карбону.

4. Де використовуються оксиди Карбону?

5. Яке практичне значення мають карбонати?

6. Яка сіль утвориться в результаті пропускання 2,24 л вуглекислого газу (н.у.) крізь 25 г розчину з масовою часткою натрій гідроксиду 16%?

Література:

1. Данильченко В.Є., Фрадіна Н.В. Хімія. 10 – 11 класи: Навч. посібник. – Х.: Країна мрій™, 2003. - с. 39-40.

2. Хомченко Г.П. Химия. – М.: Высшая школа, 1981. – Ч. ІІ, Гл. 11, §§ 88-89, с. 103-104.

3. Стахеєв О.Ю. Хімія. Узагальнюючі схеми і таблиці. – Тернопіль.: «Богдан», 1998. – с. 32.

Тема 2.18. Силіцій.

План

1. Силіцій як хімічний елемент.

2. Будова та фізичні властивості силіцію.

3. Хімічні властивості.**

4. Добування.*

5. Застосування.

1. Будова атома:

Електронна конфігурація: 1s²2s²2p⁶3s²3p²

Можливі ступені окиснення Силіцію:

Ступені окиснення -4 +4 Приклади Mg2Si Si SiO2

За поширенням у земній корі Силіцій посідає друге місце після Оксигену. Силіцій трапляється в природі лише у вигляді сполук, він – головний елемент неживої природи. Найпоширенішою сполукою Силіцію є кремнезем – силіцій (ІV) оксид. Більшість гірських порід (кварц, слюда, азбест, тальк, польовий шпат, пісок, глина, каолін, нефелін та ін.) утворені силікатами та алюмосилікатами:

Силіцій входить до складу стебел і листя рослин (особливо хвощу, бамбуку) і тваринних організмів (кістяк, сполучна тканина, пір’я птахів, шерсті тварин).

2. Силіцій – кристалічна непрозора речовина, темно-сірого кольору з металічним блиском, крихка, з алмазоподібними кристалічними гратками.

Атоми Силіцію, порівняно з атомами Карбону, мають більші радіуси, тому довжина зв’язків Si – Si в його кристалах більша за довжину зв’язків С – С, а їхня міцність – менша. Це зумовлює менші твердість і температуру плавлення (1415^oC) кристалічного силіцію порівняно з алмазом. Силіцій – типовий напівпровідник.

3. За стандартних умов силіцій досить пасивний, він виявляє слабші неметалічні властивості, ніж вуглець:

1) під час сильного нагрівання горить на повітрі:

2) взаємодіє у розплавах з багатьма металами, виявляючи окисні властивості та утворюючи силіциди:

3) взаємодіє з оксидами металів, виявляючи відновні властивості:

4) взаємодіє з неметалами (за винятком фосфору):

4. Силіцій добувають внаслідок відновлення кремнезему магнієм, алюмінієм або вугіллям за високих температур в електропечах:

5. Силіцій застосовують:

1) як напівпровідних у електроніці для виготовлення інтегральних схем, діодів, транзисторів, сонячних батарей фотоприймачів, детекторів частинок у ядерній фізиці;

2) у металургії як відновник під час виробництва феросиліцію, є компонентом сталей, чавунів, бронз, силумінів;

3) для одержання кремнійорганічних сполук.

Контрольні запитання:

1. Яке місце в періодичній системі елементів займає Силіцій?

2. Наведіть електронну формулу атому Силіцію. Які ступені окиснення для нього характерні?

3. У вигляді яких сполук Силіцій зустрічається у природі?

4. Які фізичні властивості характерні для силіцію?

5. Порівняйте хімічні властивості силіцію і вуглецю?

6. Де використовується силіцій?

7. Вищий оксид хімічного елемента IV групи має відносну молекулярну масу 60. Назвіть хімічний елемент, складіть формулу оксиду та відповідної кислоти

Література:

1. Данильченко В.Є., Фрадіна Н.В. Хімія. 10 – 11 класи: Навч. посібник. – Х.: Країна мрій™, 2003. - с. 38.

2. Хомченко Г.П. Химия. – М.: Высшая школа, 1981. – Ч. ІІ, Гл. 11, § 91, с. 105.

3. Стахеєв О.Ю. Хімія. Узагальнюючі схеми і таблиці. – Тернопіль.: «Богдан», 1998. – с. 31.