ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 05.05.2024
Просмотров: 49
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
2РO4)2. Гідрофосфат кальцію СаНРO4 і фосфат кальцію Са3 (РO4)2 розчинні в органічних кислотах (органічні кислоти є в підзолистих і торфових ґрунтах).
28.
Загальна характеристика підгрупи Карбону, біологічна роль, алотропні форми, властивості. Сполуки вуглецю: властивості, біологічна роль.
Загальна характеристика підгрупи карбону
До підгрупи карбону належать карбон, силіцій, германій, станум і плюмбум. Це р-елементи IV групи періодичної системи Д. І. Менделєєва, їх атоми на зовнішньому рівні містять по чотири електрони —ns2np, чим пояснюється подібність їх хімічних властивостей.
Електронну будову зовнішніх рівнів атомів перших двох елементів підгрупи можна подати так:
В незбудженому стані їх атоми мають по два неспарених електрони. Оскільки атоми всієї підгрупи мають на зовнішньому рівні вільні орбіталі, то при переході в збуджений стан розпаровують електрониs-підрівнів (показано штриховими стрілками).
У сполуках елементи підгрупи карбону виявляють ступені окиснення +4 і —4, а також +2, причому останній зі збільшенням заряду ядра стає більш характерним. Для карбону, силіцію та германію найтиповіший ступінь окиснення +4, для плюмбуму +2. Ступінь окиснення —4 в послідовності С—Рbстає все менш характерним.
Елементи підгрупи карбону утворюють оксиди із загальними формулами RO2 і RO, а водневі сполуки — з формулою RH4. Гідрати вищих оксидів карбону і силіцію мають кислотні властивості, гідрати останніх елементів амфотерні, причому кислотні властивості сильніше виражені у гідратів германію, основні — у гідратів плюмбуму. Від карбону до плюмбуму зменшується міцність водневих сполук RH4: СН4 — стійка сполука, а РbН4 у вільному стані не виділений. У підгрупі зі зростанням порядкового номера зменшується енергія іонізації атома і збільшується атомний радіус (п. З і 6, табл. 11.1), тобто неметалічні властивості слабшають, а металічні — посилюються.
Карбон та його властивості
Поширення в природі.
В природі карбон трапляється у вільному стані у вигляді алмазу, графіту і Карбіну, в сполуках
— у вигляді кам’яного і бурого вугілля та нафти. Входить до складу природних карбонатів: вапняку, мармуру, крейди СаСО3, магнезиту МgСО3, доломіту МgСО3 ∙ СаСО3. Є головною складовою частиною органічних речовин. Вміст карбону в земній корі — 0,1 %. У повітрі міститься оксид карбону(ІV).
Фізичні властивості. Алотропічні модифікації вуглецю — (алмаз, графіт та карбін — мають різко відмінні фізичні властивості, що пояснюється будовою їх кристалічних решіток.
Хімічні властивості.
За звичайної температури вугілля досить інертне. Його хімічна активність виявляється лише при високих температурах. Як окисник, вугілля реагує з деякими металами і неметалами. Сполуки карбону з металами називаються карбідами. Наприклад:
4Аl + ЗС = Аl4С3.
Карбід
алюмінію
Велике практичне значення має карбід кальцію, який добувають нагріванням вапна СаО і коксу в електропечах:
СаО + ЗС = СаС2 + СО.
Карбід
кальцію
3 воднем вугілля за наявності нікелевого каталізатора і при нагріванні утворює метан — основну складову частину природних горючих газів:
С + 2Н2 = СН4.
Однак для вугілля більш характерні реакції, в яких він виявляє відновні властивості. Це має місце при повному згорянні карбону будь-якої алотропічної модифікації:
С + O2 = СO2.
Вугілля відновлює залізо, мідь, цинк, свинець та інші метали з їх оксидів, що широко використовується в металургії під час добування цих металів. Наприклад:
2ZnO + С = 2Zn + СО2.
Дуже важлива хімічна властивість карбону — здатність його атомів утворювати міцні зв’язки між собою — вуглецеві ланцюги (див. ч. III. Органічна хімія).
Оксиди карбону. Карбонатна кислота
Відомо два оксиди карбону: СО і СО2.
Оксид карбону(ІІ). Оксид карбону(ІІ) СО утворюється в процесі згоряння вугілля при нестачі кисню. В промисловості його добувають пропусканням вуглекислого газу над розжареним вугіллям при високій температурі:
СО2 + С = 2СO.
В лабораторних умовах оксид карбону(ІІ) добувають дією концентрованої сульфатної кислоти на мурашину (форміатну) кислоту при нагріванні (сульфатна кислота відбирає воду):
НСOOН=Н2O+СO ↑.
Оксид карбону(ІІ) — безбарвний газ без запаху, надзвичайно отруйний. Допустимий вміст СО у виробничих приміщеннях становить 0,03 мг в 1 л повітря. В кількостях, небезпечних для життя, він міститься у вихлопних газах авто мобіля. Тому гаражі повинні добре провітрюватися, особливо під час пуску двигунів.
При високих температурах оксид карбону(ІІ) — сильний відновник. Він відновлює багато металів з їх оксидів. Наприклад:
CO + СuО = Сu + СО2.
Ця властивість оксиду карбону(II) використовується при виплавлянні металів з руд.
На повітрі оксид карбону(ІІ) горить синім полум’ям з виділенням великої кількості теплоти:
+2 +4
2СO+ О2 = 2СO2, ∆H ° 298 = -572 кДж.
Тому він разом з іншими газами входить до складу деяких видів газуватого палива — генераторного та водяного газів.
В оксиді карбону(ІІ) валентність карбону дорівнює трьом, а ступінь окиснення +2. Пояснення наведено в § 3.10.
Оксид карбону(ІV). Оксид карбону(ІV) СО2 (або вуглекислий газ) утворюється в природі під час горіння та гниття органічних речовин. Міститься в повітрі (об’ємна частка 0,03 %), а також у багатьох мінеральних джерелах (нарзан, боржомі та ін.). Виділяється при диханні тварин і рослин.
В лабораторних умовах СО2 добувають дією хлоридної кислоти на мармур:
СаСО3 + 2Н+ = Са+2 + Н2O + СО2↑.
У промисловості оксид карбону(ІV) добувають прожарюванням вапняку:
СаСО3 = СаО + СО2 ↑.
Структурну формулу молекули СО2 можна зобразити так: О=С=0. Вона має лінійну форму. Зв’язок карбону з оксигеном полярний, проте завдяки симетричному розташуванню зв’язків сама молекула СО
2неполярна (див. рис. 3.13, а).
Оксид карбону(ІV) — безбарвна газувата речовина. Він у 1,5 раза важчий за повітря, тому його можна переливати з однієї посудини в іншу. Не підтримує горіння і дихання. Запалена скалка в ньому гасне, а люди і тварини за великої концентрації оксиду карбону(ІV) задихаються. Часто в небезпечних кількостях він накопичується в шахтах, криницях та погребах.
29.
Адсорбція, її застосування.
Адсо́рбція (від лат. ad — на, при і лат. sorbeo — поглинаю) — вибіркове поглинання речовини з газового чи рідкого середовища поверхневим шаром твердого тіла (адсорбенту) чирідини. Компонент що поглинається, який вміщується в суцільному середовищі (газі, рідині), називають адсорбтивом, а той що вміщується в адсорбенті — адсорбатом. Наприклад,активоване вугілля адсорбує гази. Це явище треба відрізняти від абсорбції.
Розрізняють фізичну адсорбцію і хемосорбцію.
Фізична адсорбція зумовлена ван-дер-ваальсовими, або електростатичними, силами притягання частинок адсорбованої речовини до частинок адсорбенту.
При хемосорбції молекули поглинутої речовини вступають у хімічну реакцію з молекулами адсорбенту.
Оборотність процесу фізичної адсорбції створює сприятливі умови для послідовного проведення процесів адсорбції (поглинання речовини адсорбентом) та десорбції (вилучення з адсорбенту поглиненої речовини). Адсорбція широко застосовується в адсорбційній техніці, лежить в основі очистки, розділення газів та рідин тощо.
Зокрема адсорбція широко застосовується в хімічній та нафтохімічній промисловості для очищення нафтопродуктів, рекуперації летких розчинників, розділення газів та рідин, глибокої сушки газів.
Адсорбція — основа технологічних процесів тонкого очищення газових та інших потоків при невисокому початковому вмісті в них цільового компонента (див. адсорбційне очищення газу).
30.
Силіциум в природі, властивості, сполуки.
28.
Загальна характеристика підгрупи Карбону, біологічна роль, алотропні форми, властивості. Сполуки вуглецю: властивості, біологічна роль.
Загальна характеристика підгрупи карбону
До підгрупи карбону належать карбон, силіцій, германій, станум і плюмбум. Це р-елементи IV групи періодичної системи Д. І. Менделєєва, їх атоми на зовнішньому рівні містять по чотири електрони —ns2np, чим пояснюється подібність їх хімічних властивостей.
Електронну будову зовнішніх рівнів атомів перших двох елементів підгрупи можна подати так:
В незбудженому стані їх атоми мають по два неспарених електрони. Оскільки атоми всієї підгрупи мають на зовнішньому рівні вільні орбіталі, то при переході в збуджений стан розпаровують електрониs-підрівнів (показано штриховими стрілками).
У сполуках елементи підгрупи карбону виявляють ступені окиснення +4 і —4, а також +2, причому останній зі збільшенням заряду ядра стає більш характерним. Для карбону, силіцію та германію найтиповіший ступінь окиснення +4, для плюмбуму +2. Ступінь окиснення —4 в послідовності С—Рbстає все менш характерним.
| Властивості | С | Si | Ge | s6 | Pb |
| 1. Порядковий номер | 6 | 14 | 32 | 50 | 82 |
| 2. Валентні електрони | 2shp2 | 3s23p2 | 4s24p2 | 5s25p2 | 6s26p2 |
| 3. Енергія іонізації атома, еВ | 11,3 | 8,2 | 7,9 | 7,3 | 7,4 |
| 4. Відносна електронегативність | 2,50 | 1,74 | 2,02 | 1,72 | 1,55 |
| 5. Ступінь окиснення у сполуках | +4,+2, -4 | +4,+2, -4 | +4,-4 | +4,+2, -4 | +4,+2, -4 |
| 6. Радіус атома, нм | 0,077 | 0,134 | 0,139 | 0,158 | 0,175 |
Елементи підгрупи карбону утворюють оксиди із загальними формулами RO2 і RO, а водневі сполуки — з формулою RH4. Гідрати вищих оксидів карбону і силіцію мають кислотні властивості, гідрати останніх елементів амфотерні, причому кислотні властивості сильніше виражені у гідратів германію, основні — у гідратів плюмбуму. Від карбону до плюмбуму зменшується міцність водневих сполук RH4: СН4 — стійка сполука, а РbН4 у вільному стані не виділений. У підгрупі зі зростанням порядкового номера зменшується енергія іонізації атома і збільшується атомний радіус (п. З і 6, табл. 11.1), тобто неметалічні властивості слабшають, а металічні — посилюються.
Карбон та його властивості
Поширення в природі.
В природі карбон трапляється у вільному стані у вигляді алмазу, графіту і Карбіну, в сполуках
— у вигляді кам’яного і бурого вугілля та нафти. Входить до складу природних карбонатів: вапняку, мармуру, крейди СаСО3, магнезиту МgСО3, доломіту МgСО3 ∙ СаСО3. Є головною складовою частиною органічних речовин. Вміст карбону в земній корі — 0,1 %. У повітрі міститься оксид карбону(ІV).
Фізичні властивості. Алотропічні модифікації вуглецю — (алмаз, графіт та карбін — мають різко відмінні фізичні властивості, що пояснюється будовою їх кристалічних решіток.
Хімічні властивості.
За звичайної температури вугілля досить інертне. Його хімічна активність виявляється лише при високих температурах. Як окисник, вугілля реагує з деякими металами і неметалами. Сполуки карбону з металами називаються карбідами. Наприклад:
4Аl + ЗС = Аl4С3.
Карбід
алюмінію
Велике практичне значення має карбід кальцію, який добувають нагріванням вапна СаО і коксу в електропечах:
СаО + ЗС = СаС2 + СО.
Карбід
кальцію
3 воднем вугілля за наявності нікелевого каталізатора і при нагріванні утворює метан — основну складову частину природних горючих газів:
С + 2Н2 = СН4.
Однак для вугілля більш характерні реакції, в яких він виявляє відновні властивості. Це має місце при повному згорянні карбону будь-якої алотропічної модифікації:
С + O2 = СO2.
Вугілля відновлює залізо, мідь, цинк, свинець та інші метали з їх оксидів, що широко використовується в металургії під час добування цих металів. Наприклад:
2ZnO + С = 2Zn + СО2.
Дуже важлива хімічна властивість карбону — здатність його атомів утворювати міцні зв’язки між собою — вуглецеві ланцюги (див. ч. III. Органічна хімія).
Оксиди карбону. Карбонатна кислота
Відомо два оксиди карбону: СО і СО2.
Оксид карбону(ІІ). Оксид карбону(ІІ) СО утворюється в процесі згоряння вугілля при нестачі кисню. В промисловості його добувають пропусканням вуглекислого газу над розжареним вугіллям при високій температурі:
СО2 + С = 2СO.
В лабораторних умовах оксид карбону(ІІ) добувають дією концентрованої сульфатної кислоти на мурашину (форміатну) кислоту при нагріванні (сульфатна кислота відбирає воду):
НСOOН=Н2O+СO ↑.
Оксид карбону(ІІ) — безбарвний газ без запаху, надзвичайно отруйний. Допустимий вміст СО у виробничих приміщеннях становить 0,03 мг в 1 л повітря. В кількостях, небезпечних для життя, він міститься у вихлопних газах авто мобіля. Тому гаражі повинні добре провітрюватися, особливо під час пуску двигунів.
При високих температурах оксид карбону(ІІ) — сильний відновник. Він відновлює багато металів з їх оксидів. Наприклад:
CO + СuО = Сu + СО2.
Ця властивість оксиду карбону(II) використовується при виплавлянні металів з руд.
На повітрі оксид карбону(ІІ) горить синім полум’ям з виділенням великої кількості теплоти:
+2 +4
2СO+ О2 = 2СO2, ∆H ° 298 = -572 кДж.
Тому він разом з іншими газами входить до складу деяких видів газуватого палива — генераторного та водяного газів.
В оксиді карбону(ІІ) валентність карбону дорівнює трьом, а ступінь окиснення +2. Пояснення наведено в § 3.10.
Оксид карбону(ІV). Оксид карбону(ІV) СО2 (або вуглекислий газ) утворюється в природі під час горіння та гниття органічних речовин. Міститься в повітрі (об’ємна частка 0,03 %), а також у багатьох мінеральних джерелах (нарзан, боржомі та ін.). Виділяється при диханні тварин і рослин.
В лабораторних умовах СО2 добувають дією хлоридної кислоти на мармур:
СаСО3 + 2Н+ = Са+2 + Н2O + СО2↑.
У промисловості оксид карбону(ІV) добувають прожарюванням вапняку:
СаСО3 = СаО + СО2 ↑.
Структурну формулу молекули СО2 можна зобразити так: О=С=0. Вона має лінійну форму. Зв’язок карбону з оксигеном полярний, проте завдяки симетричному розташуванню зв’язків сама молекула СО
2неполярна (див. рис. 3.13, а).
Оксид карбону(ІV) — безбарвна газувата речовина. Він у 1,5 раза важчий за повітря, тому його можна переливати з однієї посудини в іншу. Не підтримує горіння і дихання. Запалена скалка в ньому гасне, а люди і тварини за великої концентрації оксиду карбону(ІV) задихаються. Часто в небезпечних кількостях він накопичується в шахтах, криницях та погребах.
29.
Адсорбція, її застосування.
Адсо́рбція (від лат. ad — на, при і лат. sorbeo — поглинаю) — вибіркове поглинання речовини з газового чи рідкого середовища поверхневим шаром твердого тіла (адсорбенту) чирідини. Компонент що поглинається, який вміщується в суцільному середовищі (газі, рідині), називають адсорбтивом, а той що вміщується в адсорбенті — адсорбатом. Наприклад,активоване вугілля адсорбує гази. Це явище треба відрізняти від абсорбції.
Розрізняють фізичну адсорбцію і хемосорбцію.
Фізична адсорбція зумовлена ван-дер-ваальсовими, або електростатичними, силами притягання частинок адсорбованої речовини до частинок адсорбенту.
При хемосорбції молекули поглинутої речовини вступають у хімічну реакцію з молекулами адсорбенту.
Оборотність процесу фізичної адсорбції створює сприятливі умови для послідовного проведення процесів адсорбції (поглинання речовини адсорбентом) та десорбції (вилучення з адсорбенту поглиненої речовини). Адсорбція широко застосовується в адсорбційній техніці, лежить в основі очистки, розділення газів та рідин тощо.
Зокрема адсорбція широко застосовується в хімічній та нафтохімічній промисловості для очищення нафтопродуктів, рекуперації летких розчинників, розділення газів та рідин, глибокої сушки газів.
Адсорбція — основа технологічних процесів тонкого очищення газових та інших потоків при невисокому початковому вмісті в них цільового компонента (див. адсорбційне очищення газу).
30.
Силіциум в природі, властивості, сполуки.
