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.