Неметаллы IVA и IIIA групп Углерод, кремний , бор

Август 6, 2022

Главная
Химия
Неметаллы IVA и IIIA групп Углерод, кремний , бор

Содержание

2. Неметаллы IVА- группы
3. Углерод Аллотропные модификации
4. Схемы строения различных модификаций углерода a: алмаз, b: графит, c: лонсдейлит, d: фуллерен — букибол C60,
5. Химические свойства углерода При обычных температурах инертен. При повышенных - проявляет восстановительные и окислительные свойства. Восстановительные
6. Окислительные свойства. 1. с Н2 (600оС, р, кат. Pt): C+2H2 = CH4 (метан) 2. образует карбиды
7. Соединения углерода СО – оксид углерода (II) –бесцветный газ, тяжелее воздуха, малорастворим в воде, ядовит. Получение:
8. Соединения углерода +4 CO2- оксид углерода (IV) (углекислый газ) – бесцветный, без запаха, тяжелее воздуха, легко
9. Соли угольной кислоты Растворимые карбонаты (гидрокарбонаты, карбонаты щелочных металлов и аммония). подвергаются гидролизу: Na2CO3+H2O=NaHCO3+NaOH CO32- +
10. Применение углерода и его соединений Алмазы –в ювелирных изделиях, при бурении скважин алмазными бурами, сверлении металлов,
11. Кремний В природе: 90% литосферы – соединения кремния - оксиды, силикаты, алюмосиликаты в составе гранитов, гнейсов,
12. Кристаллическая решетка Кубическая гранецентрированная типа алмаза, твердость меньше из-за большей длины Si-Si связей.
13. Химические свойства кремния Окислитель в р-циях с Ме: Si+2Mg=Mg2Si (силицид магния) Восстановитель в р-циях с Немет:
14. Свойства водородных соединений кремния SiH4- моносилан - первый из силанов (SinH2n+2), где n=1-6. Получают косвенно: Mg2Si+2H2SO4=SiH4+2MgSO4
15. Кислородные соединения кремния SiO – порошок темно-желтого цвета, изолятор. Получен искусственно восстановлением SiO2 при 1350-1500оС углем:
16. SiO2- кремнезем Песок и кварц: горный хрусталь, раух-топаз (окраска - от серого до коричневого), аметист (фиолетовый),
17. SiO2 обладает большой твердостью, tпл=1728оС, tкип =2950оС, при охлаждении расплава образуется стекловидная форма. Химически стоек, из
18. Кремниевые кислоты и их соли nSiO2·mH2O –кислоты слабые, малорастворимые. H2SiO3 - метакремниевая кислота полимеризуется из пересыщенных
19. Стекло, керамика, цемент Стекло – прозрачные аморфные сплавы, не имеющие четких температур плавления и затвердевания. Оконное
20. Бор Электронное строение валентного уровня: 2s2p1. C.O. : +3 (BF3,B2O3), -3 (Mg3B2, B3H6) Аллотропические модификации: 1)
21. Химические свойства бора При обычных условиях инертен: не взаимодействует с H2O, HГал к-тами. Кислоты-окислители окисляют его
22. Получение и применение бора Аморфный : 3Mg+B2O3=t 2B +3MgO Кристаллический: 2 BBr3+3H2=t 2B+6HBr Применение: легирование сплавов
23. Водородные соединения бора - бораны Устойчивые формы: B2H6 –диборан, и B4H10- тетраборан Газы или летучие жидкости
24. Кислородные соединения бора В2О3 – оксид бора, бесцветное кристаллическое вещество, при охлаждении расплава переходит в стеклообразное
25. Бораты, бориды Соли тетраборной кислоты (H2B4O7), неизвестной в свободном состоянии: 4H3BO3+2NaOH=Na2B4O7+7H2O подвержены гидролизу: Na2B4O7+3H2O=2NaBO2+2H3BO3 Cr4B, CrB,
26. BN – нитрид бора - белый порошок, огнеупорный, расслаивается на чешуйки, химически инертен, с кристаллической структурой
29. Скачать презентацию

Слайд 2

Неметаллы IVА- группы

Слайд 3

Углерод
Аллотропные модификации

Слайд 4

Схемы строения различных модификаций углерода a: алмаз, b: графит, c: лонсдейлит, d: фуллерен —

букибол C60, e: фуллерен C540, f: фуллерен C70 g: аморфный углерод, h: углеродная нанотрубка, i:карбин (α и β-карбин), j: графен.

Слайд 5

Химические свойства углерода
При обычных температурах инертен. При повышенных - проявляет восстановительные

и окислительные свойства.
Восстановительные свойства:
1. с H2O при 800-1000оС:
С+Н2О↔СО+Н2 – водяной газ;
2. с кислотами–окислителями: C+4HNO3=CO2+2H2O+4NO2;
3. с кислородом и другими неметаллами: С+О2=СО2;
4. с оксидами Ме: C+2PbO=2Pb+CO2.

Слайд 6

Окислительные свойства.
1. с Н2 (600оС, р, кат. Pt):
C+2H2 = CH4 (метан)
2.

образует карбиды с Ме
3C+Fe=Fe3C
2C+Ca=CaC2
4Al+3C=Al4C3

Слайд 7

Соединения углерода
СО – оксид углерода (II) –бесцветный газ, тяжелее воздуха, малорастворим

в воде, ядовит.
Получение: 2C+O2=t 2CO (при недостатке О2)
CO2+C=2CO
В лаборатории действием H2SO4 на муравьиную к-ту: HCOOH→CO+H2O.
Химические свойства - восстановитель:
2CO+O2=2CO2 (горение)
CO+CuO=Cu+CO2 (получение металлов)
CO+Cl2=COCl2 (фосген)
Качественная р-ция (при комнатной t) :
I2O5+5СО=5СО2+I2.
Образует комплексы с d-Ме: [Ni(CO)4], [Co2(CO)9], [Fe(CO)5].

Слайд 8

Соединения углерода +4
CO2- оксид углерода (IV) (углекислый газ) – бесцветный, без

запаха, тяжелее воздуха, легко сжижается и кристаллизуется, мало растворим в воде.
Получение: 1) С+О2=t СО2;
2) CaCO3→t CaO+CO2;
3) CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2;
4)спиртовое брожение: C6H12O6=2C2H5OH+2CO2.
Химические свойства.
1)окислительные: CO2+2Mg=C+2MgO;
2)кислотные: CO2+NaOH =NaHCO3; CO2+CaO=CaCO3;
гидрокарбонат карбонат
CO2+H2O↔H2CO3↔H++HCO3-↔2H++CO32-
неустойчивое рН<7 практически не идет

Слайд 9

Соли угольной кислоты
Растворимые карбонаты (гидрокарбонаты, карбонаты щелочных металлов и аммония). подвергаются

гидролизу: Na2CO3+H2O=NaHCO3+NaOH
CO32- + H2O = HCO3- +OH-
Многие карбонаты разлагаются под действием нагревания и под действием сильных кислот (см. способы получения СО2) :

Слайд 10

Применение углерода и его соединений
Алмазы –в ювелирных изделиях, при бурении скважин

алмазными бурами, сверлении металлов, резании стекла алмазными инструментами.
Графит – изготовление: тиглей для плавки металлов, электродов, карандашей, смазочных масел, черных красок.
Уголь – топливо; коксованием получают : кокс для металлургии, светильный газ, каменноугольную смолу, содержащую бензол, фенол, нафталин и др.
СО2 – в производстве сахара, газированных напитков, соды, при тушении пожаров.
Na2CO3 – мыловарение, производство стекла.

Слайд 11

Кремний
В природе: 90% литосферы – соединения кремния - оксиды, силикаты, алюмосиликаты

в составе гранитов, гнейсов, базальтов; в продуктах их выветривания – песке, гравии, глинах.
Получение : SiO2+2Mg=2MgO+Si;
чистый: SiCl4+2Zn=2ZnCl2+Si,
SiH4 (силан)=Si+2H2
SiO2+2С=2СO+Si;
Физические свойства:
Крупнокристаллический - темно-серый, с металлическим блеском, твердый, хрупкий, непрозрачный, тугоплавкий, полупроводник. Аморфный – бурый порошок, более активный.

Слайд 12

Кристаллическая решетка
Кубическая гранецентрированная типа алмаза, твердость меньше из-за большей длины Si-Si

связей.

Слайд 13

Химические свойства кремния
Окислитель в р-циях с Ме:
Si+2Mg=Mg2Si (силицид магния)
Восстановитель в

р-циях с Немет:
(600оС) : Si+O2=SiO2+858 кДж.
(320оС) : Si+2Cl2=SiCl4
(1200-1300оС) : Si+C(графит) = SiC (карборунд)
Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2
С кислотами не реагирует, растворяется только в HF и смеси HF с HNO3:
Si+6HF=2H2+H2[SiF6].

Слайд 14

Свойства водородных соединений кремния
SiH4- моносилан - первый из силанов (SinH2n+2), где

n=1-6.
Получают косвенно: Mg2Si+2H2SO4=SiH4+2MgSO4 .
Силаны – легколетучие вещества, ядовиты. Сильные восстановители, воспламеняются на воздухе, реагируют с H2O при комнатной t:
SiH4+2H2O=SiO2+4H2.
В щелочной среде образуют силикаты:
SiH4+2NaOH+H2O=Na2SiO3+4H2
С галогенами взаимодействует со взрывом:
SiH4+4Cl2=SiCl4+4HCl

Слайд 15

Кислородные соединения кремния
SiO – порошок темно-желтого цвета, изолятор. Получен искусственно восстановлением

SiO2 при 1350-1500оС углем:
SiO2+C=SiO+CO.
Восстановитель, диспропорционирует при медленном охлаждении:
2SiO=Si+SiO2.

Слайд 16

SiO2- кремнезем
Песок и кварц: горный хрусталь, раух-топаз (окраска - от серого

до коричневого), аметист (фиолетовый), цитрин (желто-лимонный), розовый кварц.
Структура –гигантская полимерная молекула, состоящая из отдельных тетраэдров, где атом Si окружен 4-мя атомами О. Каждый О связан с 2-мя атомами Si.

Слайд 17

SiO2 обладает большой твердостью, tпл=1728оС, tкип =2950оС, при охлаждении расплава образуется

стекловидная форма.
Химически стоек, из кислот реагирует с HF: SiO2+4HF=SiF4+2H2O;
SiF4+2HF=H2[SiF6];
Кислотный оксид -
при сплавлении :
SiO2+2NaOH=t Na2SiO3+H2O;
SiO2+Na2CO3=t Na2SiO3+CO2↑;
PbO+SiO2=t PbSiO3..

Слайд 18

Кремниевые кислоты и их соли
nSiO2·mH2O –кислоты слабые, малорастворимые.
H2SiO3 - метакремниевая кислота

полимеризуется из пересыщенных растворов, образуя: коллоидные растворы → гель → силикагель (осушитель и адсорбент).
Получение :
SiCl4+3H2O = H2SiO3+4HCl
Силикаты. Растворимые соли гидролизуются: Na2SiO3+H2O=NaHSiO3+NaOH
SiO32- +H2O= HSiO3 -+ OH-
Силикаты в природе:
полевые шпаты – K2O·Al2O3·6SiO2 (ортоклаз), Nа2O·Al2O3·6SiO2 (альбит);
глины - Al2O3·2SiO2·2H2O (каолин);
слюды (K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2O);
тальк (3MgO·4SiO2·H2O);
асбесты (3MgO·2SiO2·2H2O).

Слайд 19

Стекло, керамика, цемент
Стекло – прозрачные аморфные сплавы, не имеющие четких

температур плавления и затвердевания.
Оконное стекло: Na2O·CaO·6SiO2.
Получение - сплавление известняка, соды, песка:
CaCO3+Na2CO3+6SiO2= Na2O·CaO·6SiO2+2CO2↑
Керамика – материалы и изделия из огнеупорной глины, карбидов и оксидов некоторых металлов. При обжиге изделий в результате химических твердофазных реакций происходит спекание:
3[Al2O3·2SiO2·2H2O]=3Al2O3·2SiO2 +4SiO2+6H2O
Цемент – продукт обжига глины с известняком, содержащий силикаты и алюминаты кальция.

Слайд 20

Бор
Электронное строение валентного уровня: 2s2p1.
C.O. : +3 (BF3,B2O3), -3 (Mg3B2, B3H6)
Аллотропические

модификации:
1) аморфная – порошок бурого цвета;
2) кристаллическая – гранатово-красные кристаллы, по твердости близкие к алмазу, c полупроводниковыми св-ми. Химически инертное вещество.
В природе: Na2B4O7·10 H2O – бура, H3BO3- борная кислота и ее соли.
.

Слайд 21

Химические свойства бора
При обычных условиях инертен: не взаимодействует с H2O, HГал

к-тами. Кислоты-окислители окисляют его до борной кислоты:
2B+3H2SO4=2H3BO3+3SO2
B+3HNO3=H3BO3+3NO2
С концентрированными растворами щелочей:
2B+2KOH+2H2O=3H2↑+2KBO2 (метаборат калия).

Слайд 22

Получение и применение бора
Аморфный :
3Mg+B2O3=t 2B +3MgO
Кристаллический:
2 BBr3+3H2=t 2B+6HBr
Применение:

легирование сплавов (уменьшает размер зерен сплавов); повышение твердости и коррозионной стойкости сплавов в результате борирования поверхности стальных изделий; в атомных реакторах для защиты от нейтронов (высокое сечение захвата нейтронов)

Слайд 23

Водородные соединения бора - бораны
Устойчивые формы: B2H6 –диборан, и B4H10- тетраборан
Газы

или летучие жидкости с отвратительным запахом, ядовиты.
Получают косвенным путем: 2BCl3+6H2=B2H6+6HCl
Сильные восстановители. Диборан воспламеняется на воздухе: B2H6+3O2=3H2O+B2O3+2025 кДж;
в воде гидролизуются: B2H6+6H2O=2H3BO3+6H2

Слайд 24

Кислородные соединения бора
В2О3 – оксид бора, бесцветное кристаллическое вещество, при охлаждении

расплава переходит в стеклообразное состояние. Используется в эмалях и глазурях, специальных сортах стекла.
Ангидрид борной кислоты:
B2O3+3H2O=2H3BO3
H3BO3 – ортоборная кислота, бесцветные слоистые кристаллы. Молекулы в плоскостях связаны водородными связями, а между слоями – слабые силы Ван-дер-Ваальса. В водных растворах - слабая одноосновная кислота, образует гидроксокомплекс: B(OH)3+H2O=H[B(OH)4].
При нагревании дает метаборную кислоту
H3BO3=t HBO2+ Н2О.

Слайд 25

Бораты, бориды
Соли тетраборной кислоты (H2B4O7), неизвестной в свободном состоянии: 4H3BO3+2NaOH=Na2B4O7+7H2O
подвержены

гидролизу: Na2B4O7+3H2O=2NaBO2+2H3BO3
Cr4B, CrB, Cr3B, CrB2 – бориды d-металов, кристаллические в-ва, с высокой твердостью, тугоплавкие, химически инертные. Используются для изготовления высокоогнеупорных деталей.

Слайд 26

BN – нитрид бора
- белый порошок, огнеупорный, расслаивается на чешуйки, химически

инертен, с кристаллической структурой аналогичной графиту (sp2-гибридизация, π – связь между слоями) «белый графит». Используется как изолятор и высокотемпературная смазка.
При t=1400оС и р=62000 ат «белый графит» переходит в боразон, имеющий кубическую алмазоподобную структуру (sp3-гибр., 3 связи по обменному и одна по донорно-акцепторному механизму), обладающий близкой к алмазу твердостью. Применяется в буровых работах.

Слайд 27

Неметаллы IVA и IIIA групп Углерод, кремний , бор

Содержание

Неметаллы IVА- группы

УглеродАллотропные модификации

Схемы строения различных модификаций углерода a: алмаз, b: графит, c: лонсдейлит, d: фуллерен —

Химические свойства углеродаПри обычных температурах инертен. При повышенных - проявляет восстановительные

Окислительные свойства. 1. с Н2 (600оС, р, кат. Pt): C+2H2 = CH4 (метан) 2.

Соединения углеродаСО – оксид углерода (II) –бесцветный газ, тяжелее воздуха, малорастворим

Соединения углерода +4CO2- оксид углерода (IV) (углекислый газ) – бесцветный, без

Соли угольной кислотыРастворимые карбонаты (гидрокарбонаты, карбонаты щелочных металлов и аммония). подвергаются

Применение углерода и его соединенийАлмазы –в ювелирных изделиях, при бурении скважин

КремнийВ природе: 90% литосферы – соединения кремния - оксиды, силикаты, алюмосиликаты

Кристаллическая решеткаКубическая гранецентрированная типа алмаза, твердость меньше из-за большей длины Si-Si

Химические свойства кремнияОкислитель в р-циях с Ме: Si+2Mg=Mg2Si (силицид магния) Восстановитель в

Свойства водородных соединений кремнияSiH4- моносилан - первый из силанов (SinH2n+2), где

Кислородные соединения кремнияSiO – порошок темно-желтого цвета, изолятор. Получен искусственно восстановлением

SiO2- кремнеземПесок и кварц: горный хрусталь, раух-топаз (окраска - от серого

SiO2 обладает большой твердостью, tпл=1728оС, tкип =2950оС, при охлаждении расплава образуется

Кремниевые кислоты и их солиnSiO2·mH2O –кислоты слабые, малорастворимые.H2SiO3 - метакремниевая кислота

Стекло, керамика, цемент Стекло – прозрачные аморфные сплавы, не имеющие четких

БорЭлектронное строение валентного уровня: 2s2p1.C.O. : +3 (BF3,B2O3), -3 (Mg3B2, B3H6)Аллотропические

Химические свойства бораПри обычных условиях инертен: не взаимодействует с H2O, HГал

Получение и применение бораАморфный : 3Mg+B2O3=t 2B +3MgOКристаллический: 2 BBr3+3H2=t 2B+6HBrПрименение:

Водородные соединения бора - бораныУстойчивые формы: B2H6 –диборан, и B4H10- тетраборанГазы

Кислородные соединения бораВ2О3 – оксид бора, бесцветное кристаллическое вещество, при охлаждении

Бораты, боридыСоли тетраборной кислоты (H2B4O7), неизвестной в свободном состоянии: 4H3BO3+2NaOH=Na2B4O7+7H2O подвержены

BN – нитрид бора - белый порошок, огнеупорный, расслаивается на чешуйки, химически

Похожие презентации