Объясните: - почему так значительно уменьшается температура плавления при переходе от углерода к кремнию, - какие изменения в структуре приводят к закономерному понижению температуры плавления простых веществ в ряду С - Рb; - аномально низкое значение температуры плавления СО2 и термическую нестабильность РbО2 - низкую температуру кипения СF4 и уменьшение летучести в, ряду SiCl4 - РbСl4. (Решение → 4941)

Заказ №38813

Объясните: - почему так значительно уменьшается температура плавления при переходе от углерода к кремнию, - какие изменения в структуре приводят к закономерному понижению температуры плавления простых веществ в ряду С - Рb; - аномально низкое значение температуры плавления СО2 и термическую нестабильность РbО2 - низкую температуру кипения СF4 и уменьшение летучести в, ряду SiCl4 - РbСl4.

Решение:

В главную подгруппу IV группы периодической системы входят элементы: углерод, кремний, германий, олово и свинец. Углерод и кремний являются типичными неметаллами, а олово и свинец – типичными металлами. Германий занимает промежуточное положение. При обычных температурах он полупроводник, имеет атомную кристаллическую решётку и очень хрупок, проявляет неметаллические свойства. Однако при повышенных температурах германий приобретает характерные металлические свойства, такие как пластичность и высокую электропроводность. Атомы углерода, кремния, германия, олова и свинца в основном состоянии имеют сходную структуру внешнего электронного слоя и относятся к р-элементам: C [He]2s2 2р 2 Si [Ne]3s2 3p2 3d0 Ge [Ar]3d104s2 4p2 4d0 Sn [Kr]4d105s2 5p2 5d0 Pb [Xe]4f145d106s2 6p2 6d0 Однако полными электронными аналогами являются только германий, олово и свинец – у них одинаковая электронная конфигурация и внешнего уровня и предыдущего подуровня. Они обладают близкими химическими свойствами. Так как число неспаренных электронов в основном состоянии – 2, а в валентновозбуждённом – 4, то основные валентности всех элементов II и IV. Начиная с кремния, р-элементы IV группы имеют вакантные d-орбитали. Это определяет возможность образования связей по донорно-акцепторному механизму и приводит к увеличению валентности в координационных соединениях до VI. Ввиду отсутствия d-подуровня у атома углерода его валентность в соединениях не может быть более IV, и углерод, в отличие от Si, Ge, Sn и Pb, не способен образовывать комплексные соединения. Это обстоятельство, а также самый маленький размер атома и наибольшая электроотрицательность углерода объясняют, почему химические свойства этого элемента существенно отличаются не только от химических свойств германия, олова и свинца, но и от химических свойств кремния. Благодаря своему электронному строению и средним значениям электроотрицательности все элементы имеют характерные степени окисления -4, +2, +4. Как и у всех элементов главных подгрупп периодической системы, при движении сверху вниз устойчивость соединений «крайних» степеней окисления (-4 и +4) уменьшается, а степени окисления +2 увеличивается. В таблице 3.1 приведены наиболее важные физико-химические свойства элементов IVА подгруппы периодической системы. Таблица 3.1. Свойства углерода, кремния, германия, олова и свинца. Свойство C Si Ge Sn Pb Атомный радиус, нм 0,077 0,118 0,139 0,158 0,175 Плотность, г/см3 3,51 (алмаз) 2,33 5,35 b-Sn 7,29 a-Sn 5,85 11,34 Относительная электроотрицательность по шкале Полинга (по шкале Олдреда-Рохова) 2,55 (2,50) 1,90 (1,74) 2,01 (2,02) 1,96 (1,72) 2,33 (1,55) Твёрдость по шкале Мооса* 10 7 6,3 1,8 1,5 Температура плавления, 0С 1415 958,5 231,8 327,4 Температура кипения, 0С 3249 2700 2362 1725 Сравнительная электропроводность (Hg=1) - полупроводник полупроводник 7,2 4,6 Потенциал ионизации, эВ: Э0 Þ Э+ + еЭ+ Þ Э2+ + еЭ2+ Þ Э3+ + еЭ3+ Þ Э4+ + е11,26 24,38 47,87 64,19 8,15 16,34 33,46 45,13 8,13 15,95 34,20 45,70 7,30 14,56 30,70 39,40 7,42 14,91 31,97 42,10 Стандартные ОВ потенциалы, В Э2+ + 2е- → Э0 ЭО2 + 4Н+ + 4е - → Э0 + 2Н2О ЭО2 + 4Н+ + 2е -→Э2+ + 2Н2О - +0,169 - - -0,86 - +0,247 -0,15 -0,3 -0,14 -1,06 +0,125 -0,125 +0,666 +1,47 Валентность (II),(III), IV (II), IV, VI (II), IV, VI II, IV, VI II, (IV), (VI) * Шкала твёрдости минералов предложенная немецким учёным Фридрихом Моосом. В ней минералы группируются в соответствии с относительной твёрдостью по десятибалльной шкале. Каждый минерал, занимающий определённое место на шкале, царапается минералами, стоящими выше него, т. е. более твёрдыми. Так алмаз (твёрдость 10) царапает рубин (9), рубин царапает топаз (8), топаз царапает кварц (7) и т. д. Минералы с твёрдостью 1 и 2 считаются мягкими, 3–6 – средней твёрдости, выше 6 – твёрдыми. При обычных условиях углерод может существовать в виде двух алотропных модификаций: алмаза и графита; сверхчистый кристаллический кремний - полупроводник. Плотность, температура плавления, температура кипения простых веществ элементов IVА группы. Углерод имеет несколько алотропных модификаций, самые известные из которых алмаз и графит (см. рис.3.1). Кристаллы алмаза (самого твердого вещества) имеют атомную кристаллическую решётку. В кристалле алмаза (рис. 3.1) каждый атом углерода связан с четырьмя другими атомами углерода простыми ковалентными связями (sр3 -гибридизация). Атомы углерода образуют трехмерный каркас. По существу весь кристалл алмаза представляет собой одну огромную и очень прочную молекулу. Атомная кристаллическая решетка в своих узлах содержит атомы многовалентных элементов, которые связаны друг с другом прочными ковалентными связями. Атомной кристаллической решеткой характеризуется небольшой круг веществ - это элементарные и некоторые сложные вещества, образованные атомами углерода, кремния, германия. Рис.3.1 Атомная кристаллическая решётка алмаза(а) и графита (б) Такое же строение имеют и кристаллы кремния, широко применяемые в радиоэлектронике и электронной технике. Если заменить половину атомов углерода в алмазе на атомы кремния, не нарушая каркасную структуру кристалла, то получится кристалл карбида кремния SiC – также очень твердого вещества, используемого как абразивный материал. Обычный кварцевый песок (диоксид кремния) тоже относится к этому типу кристаллических веществ. Кварц – очень твердое вещество; под названием «наждак» он также используется как абразивный материал. Структуру кварца легко получить, если в кристалле кремния между каждыми двумя атомами кремния вставит атомы кислорода SiO2. При этом каждый атом кремния окажется связанным с четырьмя атомами кислорода, а каждый атом кислорода – с двумя атомами кремния. Кристаллы алмаза, кремния, кварца и подобные им по структуре называют атомными кристаллами.

Объясните: - почему так значительно уменьшается температура плавления при переходе от углерода к кремнию, - какие изменения в структуре приводят к закономерному понижению температуры плавления простых веществ в ряду С - Рb; - аномально низкое значение температуры плавления СО2 и термическую нестабильность РbО2 - низкую температуру кипения СF4 и уменьшение летучести в, ряду SiCl4 - РbСl4.

Объясните: - почему так значительно уменьшается температура плавления при переходе от углерода к кремнию, - какие изменения в структуре приводят к закономерному понижению температуры плавления простых веществ в ряду С - Рb; - аномально низкое значение температуры плавления СО2 и термическую нестабильность РbО2 - низкую температуру кипения СF4 и уменьшение летучести в, ряду SiCl4 - РbСl4.

Объясните: - почему так значительно уменьшается температура плавления при переходе от углерода к кремнию, - какие изменения в структуре приводят к закономерному понижению температуры плавления простых веществ в ряду С - Рb; - аномально низкое значение температуры плавления СО2 и термическую нестабильность РbО2 - низкую температуру кипения СF4 и уменьшение летучести в, ряду SiCl4 - РbСl4.

Объясните: - почему так значительно уменьшается температура плавления при переходе от углерода к кремнию, - какие изменения в структуре приводят к закономерному понижению температуры плавления простых веществ в ряду С - Рb; - аномально низкое значение температуры плавления СО2 и термическую нестабильность РbО2 - низкую температуру кипения СF4 и уменьшение летучести в, ряду SiCl4 - РbСl4.

Объясните: - почему так значительно уменьшается температура плавления при переходе от углерода к кремнию, - какие изменения в структуре приводят к закономерному понижению температуры плавления простых веществ в ряду С - Рb; - аномально низкое значение температуры плавления СО2 и термическую нестабильность РbО2 - низкую температуру кипения СF4 и уменьшение летучести в, ряду SiCl4 - РbСl4.

Объясните: - почему так значительно уменьшается температура плавления при переходе от углерода к кремнию, - какие изменения в структуре приводят к закономерному понижению температуры плавления простых веществ в ряду С - Рb; - аномально низкое значение температуры плавления СО2 и термическую нестабильность РbО2 - низкую температуру кипения СF4 и уменьшение летучести в, ряду SiCl4 - РbСl4.

Объясните: - почему так значительно уменьшается температура плавления при переходе от углерода к кремнию, - какие изменения в структуре приводят к закономерному понижению температуры плавления простых веществ в ряду С - Рb; - аномально низкое значение температуры плавления СО2 и термическую нестабильность РbО2 - низкую температуру кипения СF4 и уменьшение летучести в, ряду SiCl4 - РbСl4.