Лекция (15) (1106725)
Текст из файла
Элементы 14 группыЛекции 18−19Элементы 14 группыС – углерод, Si – кремний, Ge – германий, Sn – олово, Pb – свинецСвойства элементовСSiGeSnPbАт. Номер614325082Эл. Конф.2s22p23s23p23d104s24p24d105s25p24f145d106s26p2Радиус (пм)77117122140152I1 (эВ)11.268.157.907.347.42I2 (эВ)24.3816.3515.9314.6315.03I4 (эВ)64.4945.1445.7140.7342.32Ae (эВ)1.261.381.21.2–χP2.61.92.01.81.9χAR2.501.742.021.721.55-4,0,(2),4(-4),0,2,40,2,40,2,(4)С.О.-4,0,2,4Свойства элементовСSiGeSnPbАт. Номер614325082Эл. Конф.2s22p23s23p23d104s24p24d105s25p24f145d106s26p2Радиус (пм)77117122140152I1 (эВ)11.268.157.907.347.42I2 (эВ)16.3515.9345.1445.711114.63I1, eV40.7315.03I4 (эВ)1,3524.38R, Å64.49Ae (эВ)1,201.261.381.2101.2--χP1,052.61.92.091.81.9χAR0,902.501.742.0281.721.55(-4),0,2,470,2,40,2,(4)1,50С.О. 0,75-4,0,2,42040-4,0,(2),46080n2042.32406080nСвойства элементовСSiGeSnPbАт.
Номер614325082Эл. Конф.2s22p23s23p23d104s24p24d105s25p24f145d106s26p2Радиус (пм)77117122140152I1 (эВ)11.268.157.907.347.42I2 (эВ)24.3816.3515.9314.6315.03I4 (эВ)64.4945.1445.7140.7342.32Ae (эВ)1.261.381.21.2–χP2.61.92.01.81.9χAR2.501.742.021.721.55-4,0,(2),4(-4),0,2,40,2,40,2,(4)С.О.-4,0,2,4Свойства элементовС2,6Ат.
Номер62,4Эл. Конф.2s22p2Siχ14GeSnPb32χP 2 2103d 4s 4p50824d105s25p21171221401528.15 χAR7.907.347.4215.9314.6315.032,2 2 23s 3p2,04f145d106s26p2Радиус (пм)77I1 (эВ)11.26I2 (эВ)24.38I4 (эВ)64.4945.14Ae (эВ)1.261.381.21.2–χP2.61.92.01.81.9χAR2.501.742.021.721.55-4,0,(2),4(-4),0,2,40,2,40,2,(4)С.О.-4,0,2,41,81,61,416.35204045.71608040.7342.32Свойства простых веществСТ.пл. (оС)Т.кип. (оС)АллотропияΔGсвкДж/моль3300(субл.)–SiGeSnPb14209452323273280285026001740алмаз,структураграфит,алмазакарбин,лонсдейлит,фуллереныструктураалмазабелоеметалл(металл) к.ч.=14серое(структураалмаза)C–C346Si–Si236Ge–Ge186Sn–Sn151C=C598Si=Si310Ge=Ge270Sn=Sn1901.120.66Pb–Pb92C≡C813Eg (эВ)5.97 (алмаз)0.08 (серое)0Свойства простых веществСТ.пл. (оС)Т.кип. (оС)АллотропияΔGсвкДж/моль3300(субл.)–GeSnPb14209452323273280285026001740алмаз,структураграфит, T,алмазаoC3500карбин,3000лонсдейлит,фуллерены2500структураалмазабелоеметалл(металл) к.ч.=14серое(структураTкип, oC алмаза)2000C–C3461500Si–Si236Ge–Ge186Sn–Sn1511000C=C598 500Si=Si310TплGe=Ge, oC270Sn=Sn190C≡C 0813Eg (эВ)Si5.97 (алмаз)201.1240600.6680Pb–Pb92n0.08 (серое)0Свойства простых веществСТ.пл.
(оС)3300(субл.)Т.кип. (оС)АллотропияΔGсвкДж/моль–SiGeSnPb14209452323273280285026001740алмаз,структураграфит,алмазакарбин,лонсдейлит,фуллереныструктураалмазабелоеметалл(металл) к.ч.=14серое(структураалмаза)C–C346Si–Si236Ge–Ge186Sn–Sn151C=C598Si=Si310Ge=Ge270Sn=Sn1901.120.660.08 (серое)Pb–Pb92C≡C813Eg (эВ)5.97 (алмаз)0Свойства простых веществ6005003300(субл.)Т.пл. (оС)E=E400-Т.кип. (оС)300Аллотропия200100ΔGсвкДж/мольGe Eg (эВ)SnPb1420945423232732802850326001740ΔGСсв (кДж/моль)Siалмаз,структураграфит,алмазаE–Eкарбин,20406080лонсдейлит,фуллерены52структураалмаза1020белоеметалл(металл) к.ч.=14серое(структура406080алмаза)C–C346Si–Si236Ge–Ge186Sn–Sn151C=C598Si=Si310Ge=Ge270Sn=Sn1901.120.660.08 (серое)Pb–Pb92C≡C813Eg (эВ)5.97 (алмаз)0Аллотропия углеродаАлмазsp3d = 154 пмФуллерен С60d(6,6) = 139 пмd(5,6) = 146 пмГрафитsp2d = 142 пмАллотропия углеродаАлмазпрозрачныекристаллысамое твердое в-воизолятор,высокаятеплопроводностьнерастворимгорит в О2горит в F2Графитчерные пластинымягкийФуллеренчерные кристаллыумеренно твердыйметаллическийпроводник(анизотропный)нерастворимгорит в О2горит в F2переходит вграфит при 1800 Ктермодинамическистабиленобразует карбидыинтеркалируетсярастворим в орг.растворителяхс F2 образуетфторофуллереныобразует фуллеридыНовые формы углеродаУглеродная нанотрубкаДлина до 10 мкм, диаметр 10-15 нм+Н2плазмаГрафен –один слой графитаГрафан –гидрированный графенНовые формы углеродаНобелевская премия по физике 2010 годаАндрей ГеймКонстантин Новоселов«за новаторские экспериментыс двумерным материалом – графеном»Свойства углерода1.
ГорениеC (алмаз) + О2 = СО2С (графит) + О2 = СО2С (алмаз) ⇔ С (графит) Δф.пGo298 = −2.8 кДж/моль2. Окисление графитаto12С (графит) + 18HNO3 (конц) → C6(CO2H)6 + 18NO2 + 6H2O3. Интеркалирование графита2C + F2 = 2CF (HF, 450 oC)(sp2 → sp3)8C + K = KC8 (180 oC) металл бронзового цветаδ(С)<0C + H2SO4 (к) = [C24+][HSO4–]·2H2O (HNO3 конц)δ(С)>0Интеркалирование графитаСвойства фуллерена С60R NHO 2HLiС60С60OF2,20 Na0 o FCС60F46 + C60F48F2, τ70 oClIC H 6C6С60H16 … C60H36Br2(ж)FM 2D -22K, yptrCK3С60K350 oCO2C6H6[K(crypt-222)]2С60С60Br24С60Cl6С60F60 (?)Свойства фуллерена С60R NHO 2HLiС60С60OF20 2 , N0 o aFCС60F46 + C60F48F2, τ70 oClIC H 6C6С60H16 … C60H36Br2(ж)FM 2D -22K, ryptCK3С60K350 oCO2C6H6[K(crypt-222)]2С60С60Br24С60Cl6С60F60 (?)Свойства кремния1.
Si имеет бóльшую реакционную способность, чем CSi + 2F2 = SiF4при н.у.Si + 2Cl2 = SiCl4400 oCSi + O2 = SiO2600 oC2. Si растворяется в щелочах, но не в кислотахSi + 2KOH + H2OtoK2SiO3 + 2H23. Si окисляется в присутствии F–3Si + 4HNO3 + 18HF = 3H2SiF6 + 4NO + 8H2O4. Si реагирует с Br2, I2, S, P, N, B при нагреванииSi + 2P = SiP2600 0CСвойства Ge, Sn, Pb1.
Реагируют при нагревании с галогенами,кислородом, серойGe + 2Cl2 = GeCl4 (Sn)+4Pb + Br2 = PbBr2+2Pb + S = PbS+2Sn + S = SnS+2Sn + 2S = SnS2+42. Sn, Pb растворимы в кислотахSn + 2HCl = 2SnCl2 + H2 (Pb ?)Свойства Ge, Sn, Pb3. Ge, Sn, Pb окисляются кислотами-окислителями3Pb + 8HNO3 (30%) = 3PbII(NO3)2 + 2NO + 4H2OGe + 4HNO3 (конц) = GeIVO2 + 4NO2 +2H2O4. Ge, Sn растворимы в щелочах при нагреванииSn + 2KOH + 4H2O = K2[Sn(OH)6] + 2H2Ge + 2KOH + 2H2O2 = K2[Ge(OH)6]5.
Ge, Sn реагируют с растворами галогенов внеполярных растворителяхSn + 2I2 = SnI4(60 oC, CCl4)Свойства Ge, Sn, Pb6. Ge, Sn, Pb реагируют с растворами щелочныхметаллов в NH32K + 5Pb + 2enNH3 (ж)[K(en)]2Pb5Pb52–Sn52–Sn93–Ge93–Ge92–Ge94–Sn94–Анионы ЦинтляПолучение C, Si, Ge, Sn, Pb1. С добывают в виде угля, графита и алмазов2. Si – из песка и силикатовSiO2 + 2C = 2CO + SiSiO2 + 2Mg = 2MgO + Si3. Ge – из обогащенных отходов производства Zn, NiGeO2 + 2H2 = Ge + 2H2O4. Sn – из минерала касситеритаSnO2 + C = Sn + CO25. Pb – из сульфидных минералов (PbS – галенит)2PbS + 3O2 = 2PbO + 2SO2PbO + CO = Pb + CO2Применение CАлмаз: украшения, абразивы, резцыГрафит: смазка, электроды, тугоплавкиематериалы, замедлители нейтронов, покрытия,пенографит (d ~ 1 г/см3)Сажа: краски, резинаАктивированный уголь: адсорбент, в медицинеВолокна: усилители полимеровПрименение Si, Ge, Sn, PbSi: полупроводники, фотовольтаики, преобразователисолнечной энергии, силиконыSiO2: оптика, стекло, пьезодатчики, сенсоры, катализ,искусственные цеолитыGe: полупроводники, ИК-оптикаSn: покрытия, производство сплавов (бронза, припои),аналитические цели, полупроводникиSnO2: пигмент, сенсоры, прозрачные проводникиPb: пигменты, свинцовые аккумуляторыГидриды C, Si, Ge, Sn, Pb1.CH4, C2H6, … sp3d = 154 пмE = 346 кДж/мольC2H4, …sp2d = 135 пмE = 598 кДж/мольC2H2, …spd = 120 пмE = 813 кДж/мольAl4C3 + 12H2O = 3CH4 + 4Al(OH)3CaC2 + 2H2O = C2H2 + Ca(OH)22.Mg2Si + 4H2O = SiH4 + 2Mg(OH)2SiCl4 + Li[AlH4]SiH4500 oC, ArEt2OSiH4 + LiCl + AlCl3Si + 2H2SiH4 + O2 = SiO2 + 2H2O(кат.
H+)SiH4Гидриды C, Si, Ge, Sn, Pb3. GeH4, SnH4, PbH4 неустойчивы4.CH4SiH4GeH4SnH4Уменьшение устойчивостиУвеличение полярности связиУвеличение т.пл. и т.кип.PbH4Карбидыионныеионныеметаллоидныеметаллическиенеизвестнымолекулярные!Карбиды1. Карбиды активных металлов реагируют с водойCaC2 + 2H2O = Ca(OH)2 + C2H22. Карбиды ранних переходных металлов, кремния,бора обладают высокой твердостью(ковалентные карбиды)TiC, ZrC, WC, SiC, B4C3. Ковалентные карбиды химически инертны4. Fe3C – цементит, составная часть чугунат.пл. 1700 оСFe3CГалогениды углеродаCF4CCl4CBr4Т.пл., оС(разл)-184-2394Т.кип., оСd(C-X), пм-12813677176187194–215ΔfGo298кДж/моль-888-6167260200150100500-50-100-150-200Т (оС)200Т.кип.0CI4171ΔfGo298кДж/моль-200Т.пл.-400-600-800CF4CCl4CBr4CI4CF4CCl4CBr4CI4Галогениды углеродаТ.пл., оС(разл)Т.кип., оСd(C-X), пмΔfGo298кДж/моль200150100500-50-100-150-200Т (оС)CF4CCl4CBr4-184 Δχ-23 d(C-X), Å 941.5-1281.0136771761.51871.0194–2150.5-888-61670.52602.01712.00.0Т.кип.CI40.0CF4CCl4200CBr40ΔfGo298CI4кДж/моль-200Т.пл.-400-600-800CF4CCl4CBr4CI4CF4CCl4CBr4CI4Галогениды углеродаПолучение:SiC + 4F2 = SiF4 + CF4(очистка NaOH)CS2 + 2Cl2 FeS CCl4 + 2S3CCl4 + 4AlBr3 = 3CBr4 + 4AlCl3CCl4 + 4C2H5IAlCl3CI4 + 4C2H5ClСвойства:1.
Низкая реакционная способность2. Не реагируют с водой и не растворяются в ней3. Не присоединяют Х–Галогениды углерода4. CCl4 – хлорирующий агентLa2O3 + 3CCl4 = 2LaCl3 + 3CO + 3Cl2500 oC5. Смешанные галогенидыtoCCl4 + F2CF2Cl2 + Cl2фреон-126. Известен фторид C2F4CHCl3 + 2HF2CHF2Cl700 oCSbF5CHF2Cl + 2HClC2F4 + 2HClC2F4Тетрагалогениды Si, Ge, Sn, PbSiF4т.субл. –95оСGeF4SnF4т.субл. –37оС т.пл.
705оСполимерPbF4т.пл. 600оСполимерSiCl4т.пл. –68оСт.кип. 57оСGeCl4т.пл. –50оСт.кип. 83оСPbCl4т.пл. -15оСжелтыйSiBr4т.пл. 5оСт.кип. 153оСSiI4т.пл. 122оСт.кип. 290оСGeBr4т.пл. 26оСт.кип. 187оСGeI4т.пл. 146оСт.кип. 377оСоранжевыйSnCl4т.пл.
-36оСт.кип. 114оСSnBr4т.пл. 33оСт.кип. 203оСжелтый—SnI4т.пл. 146оСт.кип. 346оСоранжевый—Тетрагалогениды Si, Ge, Sn, PbSiF4т.субл. –95оСGeF4SnF4т.субл. –37оС т.пл. 705оСполимерPbF4т.пл. 600оСполимерGeCl4SiCl4oCоСт.пл. –68оС 800 т.пл.–50T.пл.,т.кип. 57оСт.кип.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
