231 likes | 703 Views
Széncsoport elemei. Fizikai tulajdonságok. Elektronkonfiguráció: ns 2 np 2 Szén nemfémes elem magas op, fp három természetes izotópja van 14 C radioaktív t 1/2 = 5568 év allotróp módosulat: amikor bizonyos elemek több kristályszerkezeti módosulatban is előfordulnak.
E N D
Fizikai tulajdonságok • Elektronkonfiguráció: ns2 np2 Szén • nemfémes elem • magas op, fp • három természetes izotópja van • 14C radioaktív t1/2 = 5568 év • allotróp módosulat: amikor bizonyos elemek több kristályszerkezeti módosulatban is előfordulnak
Három allotróp módosulata • gyémánt: klasszikus atomrács, sp3 hibridizáció, tetraéderes, átlátszó, gyémántfényű, igen kemény, sűrűsége 3,5 g/cm3, nem vezető, nincs oldószere, magas op, metastabil • grafit: egyedi réteges kristályrács, átlátszatlan, fekete, fémes fényű, igen lágy, sűrűsége 2,26 g/cm3, fémes vezető, hatszöges kristályrács, nincs oldószere, magas op, stabil • fullerének: C6012 ötszög és 20 hatszög alkotja (buckyball), barnásfekete por, szerves oldószerben különböző mértékben és különböző színnel oldódnak,
Szilícium, germánium • félfémes tulajdonságú • félvezetők • gyémántrács Ón, ólom • fémes karakter • alacsony op, fp • ón két allotróp módosulata , (13 oC-on átalakulnak egymásba) -ón (szürke por) -ón (fémes, fehér anyag) • ónpestis
Kémiai tulajdonságok Szén • Oxidációsszám -4 és +4 között • EN 2,5 vegyületeiben kovalens kötést alkot • Hidrogénnel alkotott vegyületek • szénhidrogének • Halogénekkel alkotott vegyületek • közvetlenül csak a fluorral reagál finom pora • CX4 összetételűek • apoláris jellegűek • alacsony op, fp
Oxigénnel alkotott vegyületek • közvetlenül reagál oxigénnel • Szén-monoxid (CO) • színtelen, szagtalan gáz C + O2 = 2CO • mérgező 250-szer stabilabb komplexet képez a hemmel mint az oxigén • előállítása laboratóriumban HCOOH CO + H2O (cc. H2SO4, melegítés) CH4 + H2O = CO + 3H2
CO- acélpalackban tárolni tilos, megeszi (szivacsos lesz) Fe + 5CO = [Fe(CO)5] - olajszerű vegyület • CO + NaOH = HCOONa (nátrium-formiát) • éghető gáz (kék lánggal ég), levegővel robbanóelegyet alkot 2CO + O2 = 2CO2 • jó redukálószer Fe2O3 + 3CO = 2Fe + 3CO2
Szén-dioxid (CO2) • színtelen, szagtalan, a levegőnél nehezebb gáz • vízben fizikailag (CO2.nH2O) • kémiailag is oldódik CO2 + H2O = H2CO3 • nem mérgező • előállítása CaCO3 CaO + CO2 CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + CO2 + H2O • Szénsav (H2CO3) • gyenge sav H2CO3 + H2O H3O+ + HCO3- HCO3- + H2O H3O+ + CO32-
Szén-szuboxid (C3O2) • Kellemetlen szagú gáz (op. -112.5°C, fp 6.7°C). • -78°C-ig stabilis • Szobahőmérsékleten sárga színű szilárd anyaggá polimerizálódik. • 100°C felett rubinvörös, 400°C fölött ibolyaszínű lesz a szilárd polimer • 500°C fölött szénkiválással bomlik.
Kénnel vörös izzáson szén-diszulfiddá C + 2S = CS2 • Színtelen, illékony, kellemetlen szagú, mérgező folyadék • Fémekkel karbidokká (CaC2, Fe3C) • Vízzel való reakció (izzó szén) C + H2O CO + H2 (vízgáz reakció) nagyon fontos szintetikus nyersanyag CO + H2O = CO2 + H2 könnyen eltávolítható (vízben elnyeletik) CO + H2 = HCHO CO + 2H2 = CH3OH • Magas hőmérsékleten erős redukálószer. Fe2O3 + 3C = 2Fe + 3CO
Szilícium fizikai tulajdonsága • sötét szürke • fémes csillogású • gyémántrácsban kristályosodik • magas op • kemény • félvezető, szennyezések hatására vezetőképessége megnő • csak egy módosulata van • fémek olvadékában oldódik
Kémiai tulajdonsága • EN 1,8 - kovalens kötést alkot Hidrogénnel alkotott vegyületek • SiH4 szilán • kötésenergia fele a C-C kötésnek • Si2H6 diszilán ………….Si6H14 hexaszilán • szilán és diszilán gáz, a többi folyékony halmazállapotú • szilán öngyulladásra képes SiH4 + 2O2 = SiO2 + H2O • könnyen hidrolizálnak SiH4 + 2H2O = SiO2 +4H2
Halogénekkel alkotott vegyületek • közönséges hőmérsékleten indifferens, csak a fluorral reagál Si + 2F2 = SiF4 • magasabb hőmérsékleten a többi halogénnel is reagál SiX4 összetételű • könnyen hidrolizálnak SiCl4 + 2H2O = SiO2 + 4HCl • üvegmaratás SiO2 + 4HF = SiF4 + 2H2O SiF4 + 2HF = H2[SiF6]
Oxigénnel képzett vegyülete 600 oC felett oxigénben meggyújtható Si + O2 = SiO2 Nitrogénnel nitriddé Si3N4 1400 oC felett Szénnel karbiddá SiC 2000 oC felett Fémekkel szilicidet alkot 2Mg + Si = Mg2Si Mg2Si + 4HCl = SiH4 + MgCl2 Vízzel nem reagál Savakban nem oldódik Lúgokban könnyen oldódik Si + 2NaOH + H2O = Na2SiO3 + 2H2
Kovasavak • Metakovasav (H2SiO3) kocsonyás, színtelen vegyület Na2SiO3 + CO2 + H2O = H2SiO3 + Na2CO3 Sói szilikátok • Ortokovasav (H4SiO4) • Szilikonok Sziloxán-láncú (Si-O-Si) szerves vegyületek, melyekban a szilicíumhoz szerves csoportok kapcsolódnak.
Germánium • Fizikai kémiai tulajdonságai a szilíciummal analógok • szürkésfehér • kemény, rideg • félfém • félvezető Kémiai tulajdonságai • vegyületeiben +4 és +2 az oxidációszáma • közönséges hőmérsékleten indifferens • magasabb hőmérsékleten majdnem minden elemmel reagál • oxidáló savakban oldódik • sósavban, lúgokban nem
Előfordulás Gyémánt grafit (ásványi szenek) kvarc SiO2 Ónkő SnO2 galenit PbS cerusszit PbCO3
Előállítás Szilícium SiCl4 + 2H2 = Si + 4HCl nagy tisztaságú Germánium GeCl4 + 2H2 = Ge + 4HCl GeO2 + C = Ge + CO2 Ólom (PbS pörkölése) PbS + 3/2O2 = PbO + SO2 PbS + 2O2 = PbSO4 2PbO + PbS = 3Pb + SO2 PbS + PbSO4 = 2Pb + 2SO2
Felhasználás • Szén • radiokarbon kormeghatározás • NMR spektroszkópia • olvasztótégely • Szilícium • félvezető • jó ötvöző • Ón • bronz (ón - réz) • sztaniol papír • Ólom • PbO2 - akkumulátorok • Pb3O4 vörös festék • benzin adalék, kopásgátló Pb(CH2-CH3)4