Углерод и кремний

2 и 3 периоде соответственно. Углерод и кремний – элементы неметаллы.

и у кремния – 3s23p2.

Вследствие этого, в соединениях с другими элементами атомы углерода и кремния чаще всего проявляют степени окисления -4, +2, +4. В простом веществе степень окисления элементов равна 0.

он пропускал пары фосфора над прокалённым мелом, в результате чего образовывались фосфат кальция и углерод. То, что алмаз при сильном нагревании сгорает без остатка, было известно давно. Ещё в 1751 г. германский император Франц I согласился дать алмаз и рубин для опытов по сжиганию, после чего эти опыты даже вошли в моду. Оказалось, что сгорает лишь алмаз, а рубин (окись алюминия с примесью хрома) выдерживает без повреждения длительное нагревание в фокусе зажигательной линзы. Лавуазье поставил новый опыт по сжиганию алмаза с помощью большой зажигательной машины и пришёл к выводу, что алмаз представляет собой кристаллический углерод. Второй аллотроп углерода — графит — в алхимическом периоде считался видоизменённым свинцовым блеском и назывался plumbago; только в 1740 г. Потт обнаружил отсутствие в графите какой-либо примеси свинца.

Si
В чистом виде он был впервые выделен в 1811 году французскими учёными Жозефом Луи Гей-Люссаком и Луи Жаком Тенаром.

применялся термин «углетвор» (Шерер, 1807; Севергин, 1815); с 1824 года Соловьёв ввёл название «углерод». Соединения углерода имеют в названии часть карб(он) — от лат. carbō (род. п. carbōnis) «уголь».

Si
В 1825 году шведский химик Йёнс Якоб Берцелиус действием металлического калия на фтористый кремний SiF4 получил чистый элементарный кремний. Новому элементу было дано название «силиций» (от лат. silex — кремень). Русское название «кремний» введено в 1834 году российским химиком Германом Ивановичем Гессом. В переводе c др.-греч. κρημνός — «утёс, гора».

модификаций с очень разнообразными физическими свойствами. Разнообразие модификаций обусловлено способностью углерода образовывать химические связи разного типа.

Известны следующие аллотропные модификации углерода: графит, алмаз, карбин и фуллерены.

a) алмаз
b) графит
c) лонсдейлит
d) фуллерен — бакибол C60
e) фуллерен C540
f) фуллерен C70
g) аморфный углерод
h) углеродная нанотрубка

очень сильно преломляющее лучи света. По твердости превосходит все известные природные вещества. Но обладает хрупкостью. Химически инертен, плохо проводит тепло и электрический ток. Плотность 3,5 г/см3. Каждый атом углерода в структуре алмаза расположен в центре тетраэдра, вершинами которого служат четыре ближайших атома. Именно прочная связь атомов углерода объясняет высокую твердость алмаза.

Графит –наиболее распространенная форма.
Это очень мягкое черное вещество с металлическим блеском, хорошо проводит электрический ток и тепло. Жирный на ощупь, при трении расслаивается на отдельные чешуйки.
tплавл = 3750 °С (плавится при давлении 10 МПа, при обычном давлении возгоняется).
Плотность 2,22 г/см3.
Структура графита образована параллельными слоями сеток, состоящих из шестиугольников с атомами углерода в вершинах. Атомы в каждом отдельно взятом слое связаны достаточно прочно, а между слоями связь слабая.

углерода, соединенных между собой. Внутри молекулы полые. В настоящее время получены фуллерены состава С60, С70 и др.

кубическую структуру алмаза, но значительно уступает ему по твердости, довольно хрупок. Температура плавления 1415 °C, температура кипения 2680 °C, плотность 2,33 г/см3. Обладает полупроводниковыми свойствами, его сопротивление понижается при повышении температуры. Аморфный кремний – порошок бурого цвета на основе сильно разупорядоченной алмазоподобной структуры. Обладает большей реакционной способностью, чем кристаллический кремний.

СО2, С + 2F2 = CF4. C + 2H2 = CH4.
не взаимодействует с азотом и фосфором.
Взаимодействие с металлами
Способен взаимодействовать с металлами, образуя карбиды:
Ca + 2C = CaC2.
Взаимодействие с водой
C + H2O = CO + H2.
Углерод способен восстанавливать многие металлы из их оксидов:
2ZnO + C = 2Zn + CO2.
Концентрированные серная и азотная кислоты при нагревании окисляют углерод до оксида углерода (IV):
C + 2H2SO4 = CO2 + 2SO2 + 2H2O;

Химические свойства

SiCl4. Si + O2 = SiO2. Si + C = SiC Si + 3B = B3Si. 3Si + 2N2 = Si3N4.
С водородом не взаимодействует.
Взаимодействие с галогеноводородами
Si + 4HF = SiF4 + 2H2,
Взаимодействие с металлами
2Ca + Si = Ca2Si.
Взаимодействие с кислотами
3Si + 4HNO3 + 18HF = 3H2[SiF6] + 4NO + 8H2O.
Взаимодействие со щелочами
Si + 2NaOH + H2O = Na2SiO3 + H2.

(0,03% по объему). Уголь, торф, нефть и природный газ - продукты разложения растительного мира Земли древнейших времен.

Торф

Антрацит

Бурый уголь

Каменный уголь

CaCO3 является основой осадочных горных пород – известняков. Другие модификации карбоната кальция известны как мрамор и мел

различных силикатов.
Например, гранит содержит более 60% кремнезема, а кристаллический кварц является самым чистым из природных соединений кремния с кислородом.

Гранит

Листья крапивы покрыты колючими волосками из чистого оксида кремния(IV), которые представляют собой полые трубочки длинной 1-2 мм. Трубочки заполнены жидкостью, содержащей муравьиную кислоту.

смазки при особо высоких или низких температурах.
Алмаз, благодаря исключительной твердости, незаменимый абразивный материал. Алмазным напылением обладают шлифовальные насадки бормашин. Кроме этого, ограненные алмазы — бриллианты используются в качестве драгоценных камней в ювелирных украшениях. Благодаря редкости, высоким декоративным качествам и стечению исторических обстоятельств, бриллиант неизменно является самым дорогим драгоценным камнем.

Стоматологические сверла

В фармакологии и медицине широко используются различные соединения углерода — производные угольной кислоты и карбоновых кислот.
Карболен (активированный уголь), применяется для абсорбции и выведения из организма различных токсинов.