Széncsoport elemei.

Az előadások a következő témára: "Széncsoport elemei."— Előadás másolata:

1 Széncsoport elemei

2 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

3 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: C60 12 ötszög és 20 hatszög alkotja (buckyball), barnásfekete por, szerves oldószerben különböző mértékben és különböző színnel oldódnak,

4 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

5 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

6 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

7 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

8 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-

9 Szén-szuboxid (C3O2) Kellemetlen szagú gáz (op °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.

10 Kénnel vörös izzáson szén-diszulfiddá C + 2S = CS2 Fémekkel karbidokká
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

11 Szilícium fizikai tulajdonsága
sötét szürke fémes csillogású gyémántrácsban kristályosodik magas op kemény félvezető, szennyezések hatására vezetőképessége megnő csak egy módosulata van fémek olvadékában oldódik

12 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

13 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]

14 Oxigénnel képzett vegyülete
600 oC felett oxigénben meggyújtható Si + O2 = SiO2 Nitrogénnel nitriddé Si3N 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

15 Na2SiO3 + CO2 + H2O = H2SiO3 + Na2CO3
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.

16

17 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

18 Előfordulás Gyémánt grafit (ásványi szenek) kvarc SiO2 Ónkő SnO2
galenit PbS cerusszit PbCO3

19 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

20 Felhasználás Ólom Szén Szilícium Ón 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