Süsinik moodustab 5 allotroopset modifikatsiooni: kuupteemant, kuusnurkne teemant, grafiit ja kaks karabiinvormi. Meteoriitidest leitud kuusnurkne teemant (mineraal lonsdaleite) ja saadi kunstlikult väga kõrge rõhu ja pikaajalise kuumutamise all.
Teemant- kõige kõvem looduslikest ainetest - kasutatakse klaasi lõikamiseks ja kivide puurimiseks. Teemant on läbipaistev, värvitu, suure valguse murdumisvõimega kristalne aine. Teemandid moodustavad üksikuid kristalle, mis moodustavad kuubikujulise tahukeskse võre – pool kristalli aatomitest paikneb ühe kuubi tahkude tippudes ja keskpunktides ning teine pool kuubi tahkude tippudes ja keskpunktides. teine kuup, mis on esimese suhtes nihutatud selle ruumilise diagonaali suunas. sp3 hübridisatsioon. Aatomid moodustavad kolmemõõtmelise tetraeedrilise võrgu, kus need on omavahel ühendatud kovalentsete sidemetega.
Alates lihtsad ained Teemantil on maksimaalne arv aatomeid, mis paiknevad tihedalt koos, mistõttu on see tugev ja kõva. Sidemete tugevus süsiniktetraeedris (a-sidemed) määrab teemandi kõrge keemilise stabiilsuse. See mõjutab ainult teda F2 Ja O2 temperatuuril 800 °C.
Tugeval kuumutamisel ilma õhu juurdepääsuta muutub teemant grafiidiks. Grafiit- tumedad kristallid hall, nõrgaga metalliline sära, katsudes õline. sp3 hübridisatsioon. Iga aatom moodustab 3 kovalentset sidet naaberaatomitega 120° nurga all – moodustub lame võrk, mis koosneb korrapärased kuusnurgad, mille tippudes on C-aatomid.Saadud C-kihid jooksevad üksteisega paralleelselt. Nendevahelised sidemed on nõrgad, neid annavad elektronid, mis ei osale orbitaalide hübridisatsioonis. Viimased moodustavad?-ühendusi. C-aatomite ühendus erinevates kihtides on oma olemuselt osaliselt metalliline – elektronide jagamine kõigi aatomite vahel.
Grafiit on suhteliselt kõrge elektri- ja soojusjuhtivusega ning kuumuskindel. Pliiatsid on valmistatud grafiidist.
Karbiin sünteetiliselt saadud? ja?-vormid ( polükumuleen) atsetüleeni katalüütiline oksüdatsioon. Need on tahked, mustad ained, millel on klaasjas läige. Ilma õhu juurdepääsuta kuumutamisel muutuvad need grafiidiks.
Kivisüsi– amorfne süsinik – grafiidi korrastamata struktuur – saadakse süsinikku sisaldavate ühendite kuumutamisel.
Looduses on suured söemaardlad.
Kivisöel on mitu klassi:
2) luusüsi;
40. Süsinikoksiidid. Süsinikhape
Süsinik ja hapnik moodustavad oksiide: CO, CO2, C3O2, C5O2, C6O9 jne. Vingugaas(II) – CO . Füüsikalised omadused: vingugaas, värvitu ja lõhnatu, mürgine, vees peaaegu lahustumatu, lahustub orgaanilistes lahustites, keemistemperatuur = -192 °C, sulamistemperatuur = -205 °C. Keemilised omadused: mittesoola moodustav oksiid. Normaaltingimustes on see passiivne; kuumutamisel ilmub see taastavad omadused:
1) hapnikuga: 2C+2O + O2 = 2C+4O2;
2) taastab maakidest metalle: C+2O + CuO = Cu + C+4O2;
3) klooriga (valguses): CO + Cl2 = COCl2 (fosgeen);
4) vesinikuga: CO + H2 = CH3OH (metanool);
5) väävliga: CO + S = COS (süsiniksulfoksiid);
6) reageerib leelissulamitega: CO + NaOH = HCOONa (naatriumformiaat);
7) siirdemetallidega moodustab karbonüüle: Ni + 4CO = Ni(CO)4, Fe + 5CO = Fe(CO)5.
CO ühineb kergesti hemoglobiiniga - Hb veres, moodustades karboksühemoglobiini, takistades O2 ülekandumist kopsudest kudedesse: Hb + CO = HbCO.
Õhu sissehingamisel laguneb karbohemoglobiin algproduktideks: HbCO?Hb + CO.
Kviitung:
1) laboris - sipelg- või oksaalhappe termiline lagundamine H2SO4 (konts.) juuresolekul:
2) tööstuses (gaasigeneraatorites):
Süsinikoksiid (IV) CO2. Füüsikalised omadused: süsihappegaas, värvitu ja lõhnatu, vees vähelahustuv, õhust raskem, sulamistemperatuur = -78,5 °C, tahke CO2 - kuivjää, põlemist ei toeta.
Kviitung:
1) tööstuses (lubjakivi röstimine): CaCO3?CaO + CO2;
2) tegevus tugevad happed karbonaatide ja vesinikkarbonaatide puhul: CaCO3 (marmor) + 2HCl = CaCl2 + H2O + CO2; NaHCO3 + HCl = NaCl + H2O + CO2.
Keemilised omadused: happeline oksiid, reageerib aluseliste oksiidide ja alustega, moodustades süsihappe sooli:
Kõrgendatud temperatuuridel ilmub see oksüdeerivad omadused: C+4O2 + 2Mg = 2Mg+2O + C0.
Kvalitatiivne reaktsioon- pilvisus laimi vesi: Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3 (valge sade) + H2O.
Süsinikhape - nõrk, esineb vesilahuses: CO2 + H2O = H2CO3.
Soolad: keskmised – karbonaadid (C O3 2-), happelised – vesinikkarbonaadid, süsivesinikud (HC03-).
Karbonaadid ja vesinikkarbonaadid muutuvad üksteiseks:
Kvalitatiivne reaktsioon -“keemine” tugeva happe mõjul: Na2CO3 + 2HCl = 2NaCl + H2O + CO2; CO32-+ 2H+= H2O + CO2.
Slaid 2
Looduses olemine.
Paljude seas keemilised elemendid, ilma milleta on elu olemasolu Maal võimatu, süsinik on peamine. Rohkem kui 99% atmosfääri süsinikust on vormis süsinikdioksiid. Umbes 97% ookeanides leiduvast süsinikust eksisteerib lahustunud kujul () ja litosfääris - mineraalide kujul. Elementaarset süsinikku leidub atmosfääris väikestes kogustes grafiidi ja teemandi kujul ning pinnases söena.
Slaid 3
Asend PSHE-s.Süsiniku alarühma elementide üldised omadused.
D.I. Mendelejevi perioodilisuse tabeli IV rühma peamise alarühma moodustavad viis elementi - süsinik, räni, germaanium, tina ja plii. Tulenevalt asjaolust, et süsinikust plii suunas suureneb aatomi raadius, suurenevad aatomite suurused, väheneb võime elektrone siduda ja sellest tulenevalt ka mittemetallilised omadused ning suureneb elektronide loobumise lihtsus. .
Slaid 4
Elektroonikatehnika
IN heas seisukorras Selle alarühma elementide valents on 2. Ergastatud olekusse üleminekul, millega kaasneb väliskihi ühe s - elektroni üleminek sama taseme p - alamtasandi vabasse rakku, kõik ergastatud olekusse kuuluvad elektronid. välimine kiht muutub paarituks ja valents suureneb 4-ni.
Slaid 5
Tootmismeetodid: laboratoorne ja tööstuslik.
Süsinik Metaani mittetäielik põlemine: CH4 + O2 = C + 2H2O Süsinikmonooksiid (II) Tööstuses: Süsinikmonooksiidi (II) toodetakse spetsiaalsetes ahjudes, mida nimetatakse gaasigeneraatoriteks, kahe järjestikuse reaktsiooni tulemusena. Gaasigeneraatori alumises osas, kus on piisavalt hapnikku, toimub kivisöe täielik põlemine ja tekib vingugaas (IV): C + O2 = CO2 + 402 kJ.
Slaid 6
Kui vingugaas (IV) liigub alt üles, puutub see kokku kuuma kivisöega: CO2 + C = CO – 175 kJ. Saadud gaas koosneb vabast lämmastikust ja süsinik(II)monooksiidist. Seda segu nimetatakse generaatorgaasiks. Gaasigeneraatorites puhutakse veeauru mõnikord läbi kuuma kivisöe: C + H2O = CO + H2 – Q, “CO + H2” - vesigaas. Laboris: edasi tegutsemine sipelghape kontsentreeritud väävelhape, mis seob vett: HCOOH H2O + CO.
Slaid 7
Süsinikoksiid (IV) Tööstuses: Lubja tootmise kõrvalsaadus: CaCO3 CaO + CO2. Laboris: Kui happed interakteeruvad kriidi või marmoriga: CaCO3 + 2HCl CaCl2 + CO2+ H2O. Karbiidid Karbiidid saadakse metallide või nende oksiidide kaltsineerimisel kivisöega.
Slaid 8
Süsinikhape Valmistatakse süsinikmonooksiidi (IV) lahustamisel vees. Kuna süsihape on väga nõrk ühend, on see reaktsioon pöörduv: CO2 + H2O H2CO3. Räni Tööstuses: Liiva ja kivisöe segu kuumutamisel: 2C + SiO2Si + 2CO. Laboris: Kui puhta liiva segu interakteerub magneesiumipulbriga: 2Mg + SiO2 2MgO + Si.
Slaid 9
Ränihape saadakse hapete mõjul selle soolade lahustele. Samal ajal sadestub see želatiinse sademena: Na2SiO3 + HCl 2NaCl + H2SiO3 2H+ + SiO32- H2SiO3
Slaid 10
Süsiniku allotroopsed modifikatsioonid.
Süsinik esineb kolme allotroopse modifikatsioonina: teemant, grafiit ja karbüün.
Slaid 11
Grafiit.
Pehmel grafiidil on kihiline struktuur. Läbipaistmatu, hall metallilise läikega. Juhib päris hästi elektrit, mis on tingitud liikuvate elektronide olemasolust. Puudutades libe. Tahkete ainete seas üks pehmemaid. Joon.2 Grafiitvõre mudel.
Slaid 12
Teemant.
Teemant on kõige kõvem looduslik aine. Teemantkristallid on kõrgelt hinnatud nii tehnilise materjali kui hinnalise kaunistusena. Hästi poleeritud teemant on teemant. Valguskiiri murdes sädeleb see puhtalt, heledad lilled vikerkaared. Suurim kunagi leitud teemant kaalub 602 g, pikkus on 11 cm, laius 5 cm ja kõrgus 6 cm. See teemant leiti aastal 1905 ja kannab nime “Callian”. Joonis 1 Teemantvõre mudel.
Slaid 13
Carbyne ja Mirror Carbon.
Carbyne on sügavmust pulber, mis on segatud suuremate osakestega. Karbüün on elementaarse süsiniku termodünaamiliselt stabiilseim vorm. Peegelsüsinik on kihilise struktuuriga. Üks neist kõige olulisemad omadused peegelsüsinik (välja arvatud kõvadus, vastupidavus kõrgetele temperatuuridele jne) - selle bioloogiline ühilduvus eluskudedega.
Slaid 14
Keemilised omadused.
Leelised muudavad räni ränihappe sooladeks vesiniku vabanemisega: Si + 2KOH + H2O= K2Si03 + 2H2 Süsinik ja räni reageerivad veega ainult siis, kui kõrged temperatuurid: C + H2O ¬ CO + H2 Si + 3H2O = H2SiO3 + 2H2 Süsinik, erinevalt ränist, interakteerub otseselt vesinikuga: C + 2H2 = CH4
Slaid 15
Karbiidid.
Süsiniku ühendeid metallide ja muude süsiniku suhtes elektropositiivsete elementidega nimetatakse karbiidideks. Alumiiniumkarbiidi interaktsioonil veega moodustub metaan Al4C3 + 12H2O = 4Al (OH)3 + 3CH4 Kaltsiumkarbiidi interaktsioonil veega moodustub atsetüleen: CaC2 + 2H2O = Ca (OH)2 + C2H2
Pb. Kõik nad kuuluvad R-elemendid, kuna need on valmimas R-väliskihi elektrooniline kest (tabel 15).
|
Element |
Põhilaeng |
Elektronide arv energiatasemetes |
Aatomi raadius, Å |
||||||
|
0,77 1,17 1,22 1,40 1,46 |
|||||||||
Tuumalaengu suurenedes suureneb aatomi raadius ja elektronegatiivsus väheneb märgatavalt. Sellega seoses suurenevad metalli omadused märgatavalt süsinikust pliiks. Seega on sellel täpselt määratletud metallilised omadused, samas kui seda peetakse mittemetalliks.
Neljast elektronist koosnev väliskiht ning süsiniku ja räni väikesed aatomiraadiused soodustavad nendele elementidele omaste kovalentsete sidemete teket. Nii süsiniku kui ka räni eripäraks on võime moodustada pikki samanimeliste aatomite ahelaid, mis toob kaasa väga erinevaid orgaanilisi ja räniorgaanilisi aineid. Süsinik ja võib moodustada nii kaks kui neli valentssidemed. Maksimaalne kraad elementide oksüdatsioon peamine alarühm IV grupp võrdub +4. See viitab sellele, et nende aatomitel on tinglikult võimalik loobuda 4 elektronist, samuti on nad võimelised väliskihti vastu võtma mitte rohkem kui elektrone. Redoksreaktsioonides käituvad nad redutseerivate ainetena.
Kõrgemad neist elementidest avalduvad happelised omadused. Need vastavad hapetele, mis on väga nõrgad elektrolüüdid. See viitab sellele, et IV-VII rühmade peamiste alarühmade hulgas ühendab süsiniku alarühm elemente, millel on kõige vähem väljendunud mittemetallilised omadused. Lenduvate hüdriidide tugevus väheneb märgatavalt süsinikust CH4-st plii-PbH4-ks. Ei saa jätta märkimata oksiidide omaduste olemust, milles elementide oksüdatsiooniaste on +2. Kui süsinik moodustab mittesoola moodustava oksiidi CO, on pliioksiidil PbO tugevad amfoteersed omadused.
■ 1. Märkige süsinikurühma elementide hulgas:
a) väikseima element aatomi raadius;
b) kõige enam väljendunud metalliliste omadustega element;
c) süsinikurühma elementide kõrgemate oksiidide valemid;
d) kõrgemate valemid hapnikhapped, mis vastab nimetatud oksiididele;
e) madalamate oksiidide valemid;
f) lenduvate vesinikuühendite stabiilsuse muutus (kirjutage valemite jada ja kasutage noolega stabiilsuse vähenemise suunda).
Süsinik
Süsiniku aatommass on 12,011. Süsinikuaatomi välisel elektronkihil on 4 elektroni, selle elektrooniline konfiguratsioon on 2s 2 2p 2, elektronide jaotus orbitaalide vahel.
Alarühma elementide hulgas on süsinik kõrgeim väärtus elektronegatiivsus.
Süsinikul on kolm allotroopset modifikatsiooni – ja amorfne süsinik. ja neid leidub looduses ning amorfset süsinikku on võimalik saada ainult kunstlikult.
- raske kristalne aine, tulekindel ja keemiliselt vähe aktiivne. Puhas teemant on värvitud läbipaistvad kristallid. Mineraalidest on teemandil kõrgeim kõvadus, võrdne 10, ja selle tihedus on 3,514. Selline kõrge kõvadus on seletatav selle aatom-tüüpi kristallvõre struktuuriga, milles süsinikuaatomid asuvad üksteisest samal kaugusel (vt joonis 11).
Oma kõvaduse tõttu kasutatakse teemanti laialdaselt klaasi lõikamiseks, kõvade kivimite puurimiseks, traadi tõmbamismasinates, lihvketastes jne. Selleks kasutatakse mitmesuguste lisanditega saastunud teemante.
Puhtad värvitud kristallid lõigatakse ja poleeritakse teemandipulbriga ning muudetakse teemantideks. Mida rohkem tahke, seda paremini teemant “mängib”. Teemandid on enamasti väikesed, nende kaalu mõõdetakse karaatides (1 karaat võrdub 0,2 g). Kuid on ka suuri teemante.
- peenkristalliline mineraal, mille kristallvõres on aatomite vaheline kaugus vaid kahes suunas sama ja kolmandas palju suurem. See muudab grafiidikristallid hapraks ja mineraali enda pehmeks. Grafiidi kõvadus on 1, tihedus 2,22 ja sulamistemperatuur on umbes 3000 °. Grafiidil on hea elektrijuhtivus, seetõttu kasutatakse seda elektroodide ja elektrolüütvannide plaatide valmistamiseks. Mineraalõliga segatud grafiidipulber on hea määrdeaine. Kuna grafiit on paberist pehmem ja võib sellele jälje jätta, kasutatakse seda pliiatsijuhtmete, tindi, trükivärvi ja paljunduspaberi valmistamiseks. Grafiidi kõrge kuumakindlus võimaldab seda kasutada tulekindlate tiiglite valmistamiseks. Grafiiti saab kunstlikult – koksi kuumutamisel temperatuurini 2500-3000°.
■ 2. Mis tüüpi kristallvõred on teemandil ja grafiidil?
3. Selgitage elektronikihtide elektroonilise konfiguratsiooni kaudu, miks süsinik võib moodustada kas kaks või neli valentssidet.
Arvatakse, et kunstlikult toodetud amorfne süsinik (tahm, süsi) ei ole iseseisev allotroopne modifikatsioon, kuna selle mikrokristalne struktuur on sama, mis grafiidil.
Amorfne süsinik söe kujul saadakse puidu kuivdestilleerimisel väga kerge, rabeda poorse massina. Amorfse süsiniku struktuur on väga sarnane grafiidi struktuuriga, kuid kristallid on selles juhuslikult paigutatud.
Söe tohutu pind põhjustab sellele iseloomuliku adsorptsiooninähtuse. Söetüki pinnal asuvad süsiniku molekulid tõmbavad oma keskkonnast ligi ainete molekule, ületades molekulide soojusliikumise energia. On selge, et mida suurem on pind, seda tugevam see läheb, nii et purustatud adsorbent adsorbeerub paremini. Kui jahvatate süsi põhjalikult ja asetate selle seejärel broomiauru sisaldava kapoti alla, märkate, kuidas broomi värvus järk-järgult nõrgeneb ja lõpuks kaob.
Kui söepulbrit raputada katseklaasis kaaliumpermanganaadi lahusega, fuksiini või teetinktuuriga, muutuvad need lahused peagi värvituks. Kui keedate adsorbendi koos selle pinnale adsorbeeritud ainega sisse puhas vesi, siis ilmub uuesti lahuse värv, kuna termiline liikumine molekulid intensiivistuvad ja need tulevad adsorbendi pinnalt lahti – toimub desorptsioon.
Samuti tuleb märkida, et katalüüsi nähtus, millest oli eespool juttu, on tihedalt seotud adsorptsiooni nähtusega.
■ 4. Millist nähtust nimetatakse adsorptsiooniks?
5. Kus veel toimub adsorptsiooni fenomen peale söega seotud protsesside?
6. Selgitage desorptsiooni nähtust ja tooge välja põhjused, mis seda nähtust soodustavad.
Ülekuumendatud veeauruga töötlemisel eemaldatakse söe pooridest seal mõnikord esinevad võõrlisandid ja söe poorsus suureneb. Seda tüüpi süsinikku nimetatakse aktiivsöeks.
Aktiveeritud süsinik väga laialdaselt kasutatav, eriti gaasimaskides, mille pakkus esmakordselt välja akadeemik. N. D. Zelinsky hingamisteede kaitsmiseks õhus leiduvate mürgiste gaaside eest. Esimest korda kasutati sellist gaasimaski Esimese maailmasõja ajal (joon. 64). Gaasimask koosneb kummimaskist või kiivrist, mis sobib tihedalt ümber näo ja pea, gofreeritud kummitorust, mis ühendab maski õhupuhastusaineid sisaldava karbiga.
Klapisüsteem laseb sissehingatava õhu maski sisse ainult kasti kaudu ja väljahingatava õhu otse ümbritsevasse ruumi. Gaasimaski kastis on kihtidena paigutatud suitsuvastane filter, mis püüab kinni tahked osakesed ja piisakesed, keemiline absorber, mis seob keemiliselt karpi sisenevad mürgised ained, ja aktiivsüsi.
Aktiivsütt manustatakse allaneelamisel mõnikord vees suspensioonina mürgised ained. Süsi kasutatakse ka musta pulbri valmistamiseks.
Amorfset süsinikku koksi kujul kasutatakse metallurgias. Koksi toodetakse koksiahjudes alates kivisüsi. See on tahke poorne aine, mis on peaaegu puhas süsinik. Koks on suurepärane kütus ja hea redutseerija.
Riis. 64. N. D. Zelinsky gaasimaski seade. 1-kiiver; 2 - gofreeritud toru; 3 - väljahingamisklapp; 4 - filtrikast; 5 - aktiivsüsi; 6 - keemiline absorbeerija; 7 - suitsuvastane filter.
Tahm tekib põlemisel gaasilised ained Koos kõrge protsent süsinikusisaldus. Tahma kujul kasutatakse amorfset süsinikku laialdaselt kummitööstuses ja trükitööstuses trükivärvi tootmiseks. Tahma kõige rohkem Kõrge kvaliteet saadakse gaaskütuste, näiteks atsetüleeni põletamisel.
■ 7. Koostage ja täitke järgmine tabel.
Süsiniku keemilised omadused
Tuleb märkida, et süsiniku peamine omadus on selle redutseerimisvõime. Süsinik on üks parimaid redutseerivaid aineid. See vähendab kuumutamisel kergesti nende oksiide:
ja põleb kergesti hapnikus, moodustades süsinikmonooksiidi või süsinikdioksiidi
2C + O2 = 2СО —
C + O2 = CO2
Metallidega legeerimisel moodustab süsinik karbiide, millel on väga ainulaadne molekulaarstruktuur. Näiteks tehnoloogias eriti laialdaselt kasutataval kaltsiumkarbiidil CaC2 on järgmine struktuur:
Süsinik ühineb vesinikuga ainult temperatuuril umbes 1200°, moodustades orgaanilise ühendi metaan CH4:
C + 2H2 = CH4
■ 8. Arvutage, kui palju vaske saab redutseerida selle oksiidist CuO, kasutades 24 kg süsinikku, kui vase kadu on 5%.
Kui ülekuumendatud veeaur juhitakse läbi kuuma kivisöe, taandub viimane veest, mille tulemusena moodustub vesigaas:
C + H2O = CO + Na
veegaas
Vaatamata süsiniku suurele redutseerimisvõimele ei ole selle kasutamine redutseerijana alati mugav, kuna see on nii tahke. Palju mugavam on kasutada gaasilisi redutseerivaid aineid. Seejärel muutub kontakt redutseerija ja redutseeritava aine vahel täielikumaks. Sellega seoses on soovitav süsinikmonooksiidiks muuta, mis säilitab oma redutseerivad omadused ja on samal ajal gaasiline aine.
■ 9. Millise ruumala vesigaasi (tavatingimustes) saab veeauru juhtimisel läbi 5 grammi süsinikuaatomi?
10. Vasknitraati kaltsineeriti kuni pruuni gaasi eraldumise täieliku peatumiseni, seejärel segati see purustatud kivisöega ja kaltsineeriti uuesti. Mis juhtus reaktsiooni tulemusena? Esitage oma vastus, põhjendades seda reaktsioonivõrranditega.
Süsinikoksiidid
On teada kaks süsinikoksiidi, milles see eksponeerib erinevad kraadid oksüdatsioon: CO ja CO2.
Süsinikmonooksiid (II) CO või süsinikmonooksiid, nagu seda nimetatakse, on värvitu gaas, lõhnatu. Keemistemperatuur -191,5º. See on õhust veidi kergem ja äärmiselt mürgine. Süsinikmonooksiidi mürgisus on seletatav asjaoluga, et koos veres sisalduva hemoglobiiniga, millega see kopsudesse sattudes kokku puutub, moodustab see karboksühemoglobiini, mis on tugev ühend, millel ei ole hapnikuga reageerimise võimet. . Seega on hemoglobiin veres töövõimetu ja raske mürgistuse korral võib inimene surra hapnikunälg. Vingugaas võib ahjudega köetavasse ruumi sattuda, kui korsten sulgub liiga vara ja elutuppa jõuab põlemata vingugaas.
Süsinikmonooksiidi keemilised omadused on väga mitmekesised. See tuleohtlik gaas, mis põleb kergesti sinise leegiga hapnikus ja õhus, moodustades süsinikdioksiidi:
2CO + O2 = 2CO2
Süsinik selles reaktsioonis oksüdeerub, liikudes C +2-lt C +4-le, st sellel on redutseerivad omadused. Seetõttu saab vingugaasi kasutada redutseeriva ainena. Tõepoolest, süsinikmonooksiidi saab oksiididest redutseerida:
FeO + CO = CO2 + Fe
Samuti tuleb märkida, et süsinikmonooksiid on soola mittemoodustav oksiid.
■ 11. Element plii Pb, mis kuulub samuti IV rühma põhialarühma, võib moodustada oksiidi, milles selle oksüdatsiooniaste on +2; süsinik võib moodustada ka oksiidi, kus tal on sama oksüdatsiooniaste. Võrrelge nende kahe oksiidi keemilisi omadusi ja illustreerige neid reaktsioonivõrranditega.
Süsinikmonooksiidi süttivus ja selle redutseerivad omadused muudavad selle paljudes rakendustes väga väärtuslikuks kütuseks ja redutseerivaks aineks. tootmisprotsessid, eriti metallurgias, seetõttu toodetakse vingugaasi spetsiaalselt ahjudes, mida nimetatakse gaasigeneraatoriteks (joonis 65).
Riis. 65. Gaasigeneraatori ahel
Gaasigeneraator on ahi, mille peale valatakse koks. Koks süüdatakse altpoolt ja õhk toidetakse altpoolt, et koksi põlemine säiliks. Kui õhus olev hapnik puutub kokku kuuma kivisöega, põleb viimane süsinikdioksiidiks:
C + O2 = CO2
Järgnevate söesoolade läbimisel redutseeritakse süsinikdioksiid süsinikmonooksiidiks: CO2 + C = 2CO
Selle tulemusena väljub gaasigeneraatorist järgmise koostisega generaatorigaas: CO + CO2 + N2 (õhk). Seda gaasi nimetatakse õhuks. Õhkgaas sisaldab ainult ühte tuleohtlikku ainet, CO ja süsinikdioksiid, CO2, on ballast. Tagamaks, et gaasis ei oleks ballasti, juhitakse generaatorist läbi ülekuumenenud veeaur, mis süsinikuga reageerides moodustab vesigaasi:
C + H2O ⇄ CO + H2
Vesigaasil puudub ballasti, kuna vingugaas põleb ja on hea redutseerija, kuid kui veeauru lastakse pikema aja jooksul läbi kivisöe, siis viimane jahtub ja lakkab töötamast. Selle vältimiseks juhitakse õhku ja veeauru vaheldumisi läbi gaasigeneraatori, mille tulemuseks on segune gaas.
Tehnoloogias kasutatakse laialdaselt tootjagaase.
Riis. 66. Maa-aluse kivisöe gaasistamise skeem.
■ 12. Kui suur kogus vesigaasi tekib veeauru juhtimisel läbi 36 kg kivisöe?
13. Kirjutage raud(III)oksiidi redutseerimisel vesigaasiga toimuvate reaktsioonide võrrandid.
14. Kuidas eraldada gaase, mis moodustavad õhugeneraatori gaasi?
15. Õhugeneraatori gaas juhiti läbi kaltsiumilahuse. Kuidas kompositsioon on muutunud gaasisegu? Kinnitage reaktsioonivõrrandi abil.
16. Mille poolest erineb segagaas õhugaasist? Märkige segagaasi komponentide koostis.
1888. aastal pakkus D.I. Mendelejev välja kivisöe maa-aluse gaasistamise meetodi. See koosneb järgmisest. Söekihis (joonis 66) puuritakse pinnast allapoole kaks kaevu üksteisest 25-30 m kaugusel. Elektriliste küttekehade abil süüdatakse allpool olev söeõmblus. Õhu juhtimisel puhumiskaevu põleb selle ja gaasi väljalaskekaevu vahele kanal, mille kaudu voolavad gaasid gaasi väljalaskekaevu ja tõusevad seda mööda pinnale. Õmbluse alumises osas, nagu gaasigeneraatoris, põletatakse kivisüsi süsihappegaasiks. Mõnevõrra kõrgemal redutseeritakse süsinikdioksiid süsinikmonooksiidiks ja veelgi kõrgemal, kuumutatud söekihi kuumuse mõjul, viiakse läbi kuivdestilleerimine, mille saadused eemaldatakse ka gaasi väljalaskeava kaudu. Kuivdestilleerimise tooted on väga väärtuslikud. Seejärel eraldatakse neist väljuv gaas, misjärel saab seda sihtotstarbeliselt kasutada.
Tootmisgaasi kasutatakse metallurgias, klaasi ja keraamika tootmisel, gaasiturbiinides ja mootorites sisepõlemine, kodus.
Süsinikmonooksiid ja kasutatakse laialdaselt tööstuses orgaaniline süntees- ammoniaagi vastuvõtmisel, vesinikkloriid, kunstlik kütus, pesuvahendid jne.
■ 17. Arvutage söe kulu gaasigeneraatoris, kui tulemuseks on 112 liitrit vesigaasi.
Süsinikdioksiid CO2 on kõrgeim süsinikoksiid, selle 44 cu. e. (see on õhust rohkem kui poolteist korda raskem). Keemistemperatuur (sublimatsioon) -78,5°.
Tugeval jahutamisel muutub süsihappegaas tahkeks lumetaoliseks massiks - "kuivaks jääks", mis normaalrõhul ei muutu vedelikuks, vaid sublimeerub, mis on kergesti riknevate toodete säilitamisel väga mugav: esiteks puudub niiskus. , ja teiseks atmosfäär Süsinikdioksiid pärsib bakterite ja hallitusseente kasvu. Süsinikdioksiid – tüüpiline happe oksiid, millel on kõik iseloomulikud omadused.
■ 18. Kirjutage võrrandid keemilised reaktsioonid, mis iseloomustab süsinikdioksiidi kui happelise oksiidi omadusi.
Süsinikdioksiid lahustub vees üsna hästi: ühes mahus vees lahustub üks osa CO2. Sel juhul interakteerub see veega, moodustades väga ebastabiilse süsihappe: H2O + CO2 ⇄ H2CO3
Rõhu tõustes suureneb süsihappegaas järsult. See on aluseks CO2 kasutamisele kihisevate jookide valmistamisel.
■ 19. Teades tasakaalu nihke mustreid, näita, millises suunas saab tasakaalu reaktsioonis nihutada
CO2+ H2O ⇄ H2CO3
a) vererõhu tõus; b) temperatuuri tõstmine.
Süsinikdioksiid ei toeta põlemist ega hingamist ning selle atmosfääris ei sure loomad mürgituse, vaid hapnikupuuduse tõttu. Ainult väga kõrgel temperatuuril põletamine võib põletada süsihappegaasi, lagundades seda ja vähendades seeläbi süsinikku:
2Mg + CO2 = 2MgO + C
Samal ajal on süsinikdioksiid vajalik rohelised taimed fotosünteesi protsessi jaoks. Kasvuhoonetes atmosfääri süsihappegaasiga rikastamine soodustab taimede orgaanilise aine moodustumist.
IN maa atmosfäär sisaldab 0,04% süsinikdioksiidi. Väike kogus süsihappegaasi õhus stimuleerib hingamiskeskuse tegevust.
Süsinikdioksiidi toodetakse tavaliselt süsihappe soolade reageerimisel mõne tugevama happega:
CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + H2CO3
See protsess viiakse läbi laboris Kippi aparaadis, laadides seda marmori ja vesinikkloriidhappega.
Riis. 67. Vahtkustuti. 1-paak sooda vesilahusega; 2 - väävelhappega ampull; 3 - trummar; 4 - raudvõrk; 5 - väljalaskeava; b - käepide
Sarnast meetodit süsihappegaasi tootmiseks kasutatakse nn vahtkustutites (joonis 67). See tulekustuti on terassilinder, mis on täidetud Na2CO3 soodalahusega. Sellesse lahusesse asetatakse väävelhapet sisaldav klaasampull. Ampulli kohale on paigaldatud löök, mida saab vajadusel kasutada ampulli purustamiseks ja seejärel hakkab see vastavalt võrrandile soodaga suhtlema:
Na2CO3 + H2SO4 = Na2SO4 + H2CO3
Suures koguses eralduv süsihappegaas moodustab ohtra vahu, mis väljutatakse gaasirõhul läbi külgseinas oleva augu ja kattes põleva objekti peatab õhuhapniku juurdepääsu sellele.
Tööstuslikel eesmärkidel saadakse süsinikdioksiidi lubjakivi lagunemisel:
CaCO3 = CaO + CO2
Süsinikdioksiid tekib söe põlemisel ning vabaneb ka suhkrute kääritamise ja muude protsesside käigus.
■ 20. Kas vahtkustutit saab soodalahuse asemel täita mõne muu karbonaadi lahusega? väävelhape asendada mõne teise happega. Too näiteid.
21. Süsinikdioksiidist, vesiniksulfiidist ja vääveldioksiidist koosnev gaasisegu lasti läbi joodivee. Mis on gaasisegu koostis väljalaskeava juures? Mis on lahenduses?
22. Kui palju süsihappegaasi tekib 112 liitri vingugaasi põletamisel?
23. Kui suur ruumala süsinikmonooksiidi tekib 4 mooli süsiniku oksüdeerumisel?
24. Kui palju süsihappegaasi saab 250 g 20% lisandeid sisaldava lubjakivi lagundamisel, kui CO2 saagis on 80% teoreetilisest?
25. Kui palju kaalub 1 m 3 gaasisegu, mis koosneb 70% süsinikmonooksiidist ja 30% süsinikdioksiidist?
Süsinikhape ja selle soolad
Süsinikdioksiid on süsihappeanhüdriid. H2CO3 ise on väga habras aine. Seda leidub ainult vesilahustes. Kui proovite seda nendest lahustest isoleerida, laguneb see kergesti veeks ja süsinikdioksiidiks:
H2CO3 ⇄ H2O + CO2
H2CO3 ⇄ H + + HCO - 3 ⇄ 2H + + CO 2 3 -
on väga nõrk elektrolüüt; kahealuselisena moodustab see aga kaks soolade seeriat: keskmised ja happelised vesinikkarbonaadid. Süsinikdioksiidi soolad on huvitavad, kuna happega kokkupuutel eraldub süsinikdioksiid:
K2CO3 + 2HCl = 2KCl + H2CO3
■ 26. Kirjutage ülaltoodud võrrand ioonsel kujul ja esitage veel kaks reaktsioonivõrrandit, mis illustreerivad hapete mõju.
27. Kirjutage reaktsioonivõrrand vesinikkloriidhappe toime kohta magneesiumvesinikkarbonaadile molekulaarsel ja ioonsel kujul.
Süsinikdioksiidi ja veega töötlemisel muutuvad need vesinikkarbonaatideks. Kuumutamisel toimub pöördmuundumine:
normaalsetes tingimustes
CaCO3 + CO2 + H2O ⇄ Ca(HCO3)2
küte
Lahustumatu karbonaadi üleminek lahustuvale vesinikkarbonaadile põhjustab karbonaadi leostumist maakoor, mille tulemusena tekivad tühimikud - koopad. Karbonaadid enamjaolt vees lahustumatu, välja arvatud karbonaadid leelismetallid ja ammoonium. Bikarbonaadid lahustuvad paremini.
Karbonaatidest väärib erilist tähelepanu CaCO3, mis esineb kolmel kujul: marmor, lubjakivi ja kriit. Lisaks on see koos magneesiumkarbonaadiga dolomiitkivimi MgCO3 · CaCO3 osa. Vaatamata samale keemiline koostis, on nende kivimite füüsikalised omadused täiesti erinevad.
Marmor on kõva, tardse päritoluga kristalne aine. See kristalliseerus järk-järgult jahutava magma sees. Sageli on marmor värvitud lisanditega erinevaid värve. Marmor on väga hästi poleeritud ja seetõttu kasutatakse seda laialdaselt ehituskonstruktsioonide kattematerjalina ja skulptuuris.
lubjakivi - settekivim orgaanilist päritolu. Sageli võib lubjakivist leida iidsete loomade jäänuseid, peamiselt molluskite lubjarikastes kestades. Mõnikord on need üsna suured ja mõnikord on need nähtavad ainult mikroskoobi all. Miljonite aastate jooksul on lubjakivi tihenenud ja muutunud nii kõvaks, et seda kasutatakse ehitusmaterjal. Nüüd aga asendub see tasapisi odavamate, kergemate ja mugavamate tehismaterjalidega. Lubjakivi kasutatakse peamiselt lubja tootmiseks.
Kriit on pehme settekivim valge. Kasutatakse ehituses valgendamiseks. Hambapulbri valmistamisel lahustatakse kriit esmalt happes ja seejärel sadestatakse uuesti, kuna in looduslik aine kõige pisemad tulevad vastu tahked osakesed ränidioksiid, mis võib hambaemaili kriimustada.
Kaltsiumvesinikkarbonaat Ca(HCO3)2 esineb looduses lahustunud olekus. Tekib vee toimel koos süsihappegaasiga lubjakivile. Selle soola olemasolu annab veele ajutise (karbonaatse) kareduse.
Erakordset huvi pakub Na2CO3 sooda, mida mõnikord esineb looduslikult nn soodajärvedes. Kuid praegu on sooda ekstraheerimine looduslikud allikad asendatakse selle toote odavama kunstliku tootmisega. Kui sooda sisaldab kristallisatsioonivett, siis nimetatakse seda kristalliliseks soodaks Na2CО3 10Н2О, aga kui see seda ei sisalda, siis sooda tuhk. Soodat kasutatakse väga laialdaselt seebi-, tekstiili-, paberi- ja klaasitööstuses.
Soodavesinikkarbonaat ehk bi naatriumkarbonaat, ehk söögisoodat, NaHCO3 kasutatakse kondiitritoodete küpsetamisel kergitusainena, aga ka meditsiinis mao kõrge happesuse, kõrvetiste, diabeedi jms puhul.
Kaaliumkarbonaati K2CO3 ehk kaaliumkloriidi, nagu soodat, kasutatakse seebitööstuses ja tulekindla klaasi tootmisel.
Tuleb märkida, et süsinik moodustab nn orgaanilisi ühendeid, mille arv ja mitmekesisus ületab kaugelt kõigi teiste elementide ühendeid kokku. Süsinikuühendite üksikasjalik uurimine on eraldatud iseseisvaks valdkonnaks, mida nimetatakse orgaaniliseks keemiaks.
■ 28. Kuidas eristada üksteisest tahkel kujul olevat naatriumkarbonaati?
32. 2 kg kaltsiumkarbonaati kaltsineeriti. Jäägi massiks pärast kaltsineerimist osutus 1 kg 800 g Mitu protsenti karbonaadist lagunes?
33. Kuidas vabaneda kaltsiumnitraadi lisanditest?
34. Kuidas, ainult teie käsutuses vesinikkloriidhape, tunned ära baariumkarbonaati, baariumsulfiti ja baariumsulfaati?
35. Raud(III)oksiidi redutseeriti süsinikmonooksiidiga, mis saadi 5 kg kivisöest. Kui palju rauda saadi?
Süsinik on eluliselt tähtis oluline element loomadele ja taimedele. Taimed kasutavad loomiseks õhust saadavat süsinikdioksiidi ja päikeseenergiat orgaaniline aine. Taimtoidulised, kes toituvad taimedest, kasutades neid valmisaineid, teenivad omakorda
Riis. 68. Süsinikuring looduses
toit kiskjatele. Taimed ja loomad surevad, mädanevad, oksüdeeruvad ja muutuvad osaliselt süsinikdioksiidiks, mida taimed jälle tarbivad, ja lagunevad mullas osaliselt järk-järgult, moodustades erinevad tüübid kütust. Kütuse põlemisel eraldub süsihappegaasi, mis satub atmosfääri ja kulub taimedele ära (joon. 68).
RADOONI KEEMILISED OMADUSED Keemiline käitumine mis tahes radooni isotoobi molekulid määratakse selle kuuluvuse järgi inertgaasid. Tõsi, nende hulgas...
Teema – 20: Süsiniku alarühm. Süsiniku asend sees perioodilisustabel. Süsiniku allotroopia.
Õpilane peab:
Tea:
· Süsiniku alarühma aatomi ehituslikud iseärasused.
· Olulisemate keemiliste ühendite omadused, koostis, valmistamine ja kasutusalad.
Suuda:
· Iseloomusta üldised omadused süsiniku alarühmad.
· Koosta keemilised valemid vesiniku ja hapniku ühendid.
· Täida keemilised katsed, mis kinnitab uuritud mittemetallide omadusi.
20.1. üldised omadused mittemetallid (IV)rühmad
IV rühma peamise alarühma moodustavad elemendid süsinik (C), räni (Si), germaanium (Ge), tina (Sn), Ja juhtima(Pb).
Elektrooniline konfiguratsioon selle alarühma elementide aatomite välimine elektronkiht - ns2 n.p.2 . IN Põhiline (ergastamata) olek p-alamtasandil sisaldab kahte paaristamata elektroni, mis määravad kõigi elementide ühise valentsi, mis on võrdne (II). Kui aatomid lähevad üle ergastatud olekusse, suureneb paaritute elektronide arv neljani, seega on veel üks iseloomulik valents IV.
https://pandia.ru/text/80/150/images/image002_147.jpg" width="400" height="120">
Süsinik ja räni näitavad nii positiivseid kui ka Janegatiivsed jõud oksüdatsioon. Kõikides ühendites esinevad metallid Ge, Sn, Pb positiivsed kraadid oksüdatsioon, välja arvatud vesinikuühendid GeH4, SnH4 ja PbH4, mis on väga ebastabiilsed.
Kogu alarühmast moodustab stabiilse vesinikuühendi CH4 ainult süsinik.
IV rühma põhialarühma elemendid moodustavad kõrgemad oksiidid tüüp R02 ja madalamad oksiidid tüüp RO. Nende oksiidide olemus on erinev:
20.2.Süsinik
Süsinikuaatomi elektrooniline valem on ls22s22p2. Elektrooniliselt - graafiline valem välimine kiht:
Võimalikud valentsid: II, IV. Võimalikud oksüdatsiooniastmed: -4, 0, +2, +4.
Enamikus selle ühendites on süsinik valentsIVja oksüdatsiooniaste +4.
Kuna süsinik on suur energia ionisatsiooni ja madala elektronafiinsusega energiaga, seda moodustumine ei iseloomusta ioonsed sidemed. Tavaliselt moodustab süsinik kovalentseid madalpolaarseid sidemeid.
Süsiniku eripäraks on selle aatomite võime üksteisega ühineda, moodustades süsinik-süsinik ahelad: lineaarne, hargnenud ja tsükliline:
https://pandia.ru/text/80/150/images/image005_76.jpg" width="373" height="282">
Grafiit- metallilise läikega pehme tumehall aine. Kristallvõre on kihilise struktuuriga (joon. 15).
Ühe kihi tasapinnal on süsinikuaatomid omavahel ühendatud tugevate kovalentsete sidemetega ja moodustavad kuueliikmelisi rõngaid. Üksikud grafiidikihid, mis koosnevad lõpmatu arv sellised rõngad on omavahel suhteliselt nõrgalt ühendatud. Grafiidikristalli kihtide vaheline kaugus on 2,5 korda suurem kui samas tasapinnas naaberaatomite vaheline kaugus.
Teisisõnu, iga süsinikuaatom grafiidi kristallvõres moodustab 3 tugevat kovalentset sidet samas kihis olevate süsinikuaatomitega, milleks on vaja kolme valentselektroni. Neljas elektron on suhteliselt vaba. Need vabad elektronid osalevad kihtidevaheliste sidemete moodustamises, mida jagavad kõik kristalli aatomid vastavalt tüübile. metallist ühendus. Seega kristallvõre grafiiti võib pidada üleminekuks aatomi ja metallvardad. See seletab grafiidi suhteliselt kõrget elektri- ja soojusjuhtivust.
Teatud reservatsioonidega (lisandite olemasolu tõttu) To süsiniku allotroopsed modifikatsioonid hõlmavad nn amorfne süsinik, mille olulisemad esindajad on tahm, koks Ja süsi . Puusöest, töödeldes seda kõrgel temperatuuril ülekuumendatud auruga, saadakse see aktiveeritud süsinik.
Teine süsiniku allotroopne modifikatsioon saadakse kunstlikult - karabiin See on must pulber Koos sekka suuremate osakestega. Karbüünis on süsinikuaatomid omavahel ühendatud kahte tüüpi pikkades lineaarsetes ahelates: Koos vaheldumisi kolmekordne ja üksikvõlakirjad... - C = C-C = C - C = C- ... ja s pidev süsteem topeltsidemed... = C = C = C = C = ... .B viimased aastad looduses leidub väikeses koguses karbiini.
20.2.2. Süsiniku keemilised omadused
Tavalistel temperatuuridel on süsinikku vähe keemiline aktiivsus. Kuumutamisel reaktsioonivõime suureneb, eriti grafiidi ja amorfse süsiniku puhul.
Kuna välisel elektronkihil on 4 elektroni, võivad süsinikuaatomid need ära anda, eksponeerides taastavad omadused:
C0- 4е → C+4
KOOS teisest küljest võivad süsinikuaatomid aktsepteerida 4 elektroni, mis puuduvad oktetis, samas Oksüdeerivad omadused:
C0 + 4е→ S-4.
Kuna süsinikul on madal elektronegatiivsus (võrreldes Koos halogeenid, hapnik, lämmastik ja muud aktiivsed mittemetallid), siis on selle oksüdeerivad omadused palju vähem väljendunud.
1. Süsinik redutseerijana
Suhtlemisel Koos lihtsad ained, mis on moodustunud elektronegatiivsemate mittemetallide poolt, süsinikul on redutseerivad omadused.
a) Eelkuumutatud süsinik põleb õhus
Koos esiletõstmine suur kogus kuumenemine, moodustades oksiidi
süsinik (CO2) või süsinikdioksiid:
C + 02 = CO2 + Q (T° = -394 kJ/mol).
Hapnikupuuduse korral moodustub süsinikmonooksiid (II) või süsinikmonooksiid CO:
2C + 02 → 2СО.
b) Kuum süsinik interakteerub Koos hall ja tema
paarikaupa, moodustades vääveldisulfiidi CS2 (süsinikdisulfiid):
C + 2S = CS2 - Q (see on endotermiline reaktsioon)
Süsinikdisulfiid on lenduv (Bp = 46 °C) värvitu iseloomuliku lõhnaga vedelik; on suurepärane lahusti rasvadele, õlidele, vaikudele jne.
c) Halogeenidest reageerib kõige kergemini süsinik
fluoriga:
C + 2F2 = CF4 tetrafluorosüsinik
d) Süsinik ei suhtle otseselt lämmastikuga.
Süsinik toimib komplekssete ainete suhtes redutseeriva ainena:
a) veeauru juhtimisel läbi kuuma
kivisüsi tekitab süsiniku (II) segu vesinikuga (vesigaas) 
b) kõrgel temperatuuril taandub süsinik
metallid nende oksiididest:
https://pandia.ru/text/80/150/images/image008_58.jpg" height="12">reaktsioonid näitavad, et süsinik on oma redutseerimisvõimelt metallidele lähedane.
2. Süsinik kui oksüdeerija
Süsinikul on metallide ja vesiniku suhtes oksüdeerivad omadused.
a) Seal on tohutult palju süsivesinikke CxHy, s.t. süsiniku ühendid vesinikuga. Lihtainete C ja H2 otsene interaktsioon toimub aga suurte raskustega kõrgel temperatuuril ja rõhul katalüsaatori (plaatina või nikli) juuresolekul. Selle tulemusena pöörduv reaktsioon Tekib kõige lihtsam süsinik – metaan.
b) Süsinik interakteerub mõnevõrra kergemini metallidega, moodustades metallikarbiide:
1
Ca + 2C° = CaC2 kaltsiumkarbiid
Metallkarbiidid suhtlevad aktiivselt vee ja hapetega.
20.3. Räni üldised omadused
Räni on süsiniku analoog. Räni aatomi elektrooniline konfiguratsioon:
Hoone https://pandia.ru/text/80/150/images/image010_52.jpg" width="150 height=57" height="57">
Nagu süsinik, on ka räni mittemetall ja selle ühendites on nii positiivsed kui ka negatiivsed oksüdatsiooniastmed, millest kõige tüüpilisemad on järgmised: -4 (silaan SiH4, metalli silitsiidid Mg2Si, Ca2Si jne);
O (lihtaine Si) +4 (ränioksiid (IV), ränihape H2Si03 ja selle soolad - silikaadid, räni (IV) halogeniidid SiF jne) Räni kõige stabiilsem oksüdatsiooniaste on +4.
20.3.1. Looduses olemine
Räni on üks levinumaid elemente maakoores (rohkem kui 25% massist). põhiosa Maakoor koosneb silikaatkivimitest, mis on räni ühendid hapniku ja mitmete muude elementidega. Looduslikud silikaadid on üsna keerulised ained. Nende koostist kujutatakse tavaliselt mitme oksiidi kombinatsioonina. Alumiiniumoksiidi sisaldavaid ühendeid nimetatakse alumosilikaatideks. Need on: valge savi A1203 2Si02 2N20, päevakivi K20 A1203 6Si02, vilgukivi K20 A1203 6 Si02 H20.
Palju looduslikud silikaadid V puhtal kujul on vääriskivid, näiteks akvamariin, smaragd, topaas ja teised.
Märkimisväärse osa looduslikust ränist moodustab räni(IV)oksiid Si02. Vaba Si02 maakoores on umbes 12 %, kivimite kujul 43%. IN kokkuüle 50% maakoorest koosneb räni(IV)oksiidist
Väga puhas kristalliline Si02 on tuntud mäekristallide ja kvartsmineraalide kujul. Kvarts on levinud liiva ja kõva mineraalse kivina (hüdraatunud räni (IV) oksiid või ränidioksiid).
Erinevate lisanditega värvitud räni(IV)oksiid moodustab vääris- ja poolvääriskive: ahhaati, ametüsti ja jaspist. Räni looduses vabal kujul ei esine.
20.3.2. Kviitung
Tööstuses kasutatakse räni tootmiseks puhast Si02 liiva. Kõrgetel temperatuuridel elektriahjudes redutseeritakse räni oksiidist koksiga (söe):
Si02 + 2C = Si + 2CO
Laboris kasutatakse redutseerivate ainetena magneesiumi või alumiiniumi:
Si02 + 2Mg I Si + 2MgO
3Si02 + 4A1 =° 3Si + 2A1203
Enamik puhas räni valmistatud ränitetrakloriidi redutseerimisel vesiniku või tsingiga:
Elektrijuhtmestik" href="/text/category/yelektroprovodka/" rel="bookmark">elektrijuhtivus. Kristalliline räni saadakse amorfse räni ümberkristallimisel. Amorfne räni on reaktsioonivõimelisem kui keemiliselt pigem inertne kristalne räni. Kristalne räni on pooljuht, selle elektrijuhtivus suureneb valgustuse ja kütmisega.
20.3.4. Keemilised omadused
Räni keemilised omadused on paljuski sarnased süsinikule, mis on seletatav välise elektroonilise kihi identse struktuuriga. Kell normaalsetes tingimustes räni on üsna inertne, mis on tingitud selle kristallvõre tugevusest. Otse kl toatemperatuuril see interakteerub ainult fluoriga. Temperatuuril 400-600 °C reageerib räni kloori ja broomiga ning purustatud räni põleb hapnikus. Räni reageerib väga kõrgetel temperatuuridel lämmastiku ja süsinikuga. Kõigis neis reaktsioonides mängib räni restauraatori roll.
https://pandia.ru/text/80/150/images/image013_31.jpg" width="355 height=108" height="108">
Tehnoloogias toodetakse karborundi elektriahjudes liiva ja koksi segust:
Karborundil on teemanditaoline kristallvõre, milles iga räni aatomit ümbritseb neli süsinikuaatomit ja vastupidi. Kovalentsed sidemed aatomite vahel on väga tugevad. Seetõttu on karborund oma kõvaduse poolest lähedane teemandile. Tehnikas kasutatakse karborundi terituskivide ja lihvketaste valmistamiseks.
Räni kui redutseerija suhtleb ka mõnega komplekssed ained näiteks vesinikfluoriidiga:
See ei reageeri teiste vesinikhalogeniididega.
Külmas reageerib räni lämmastik- ja vesinikfluoriidhapete (HF) seguga:
https://pandia.ru/text/80/150/images/image016_27.jpg" width="230" height="38 src=">
Silaan on ebameeldiva lõhnaga mürgine gaas, mis süttib õhu käes kergesti spontaanselt:
SiH4 + 202 = Si02 + 2H20
20.3.4. ränioksiid (IV). Ränihape jatema soola
Ränioksiid (IV) Si02 (ränidioksiid, ränidioksiid, ränihappe anhüdriid) on tahke, tulekindel aine (sulamistemperatuur 1713 °C), vees lahustumatu; Kõigist hapetest lagundab seda järk-järgult ainult vesinikfluoriidhape:
Si02 + 4HF = SiF4T + 2H20
Kuidas happeoksiid Si02 reageerib kuumutamisel või sulatamisel? aluselised oksiidid, leelised ja mõned soolad (näiteks karbonaadid) ränihappe moodustumisega - silikaadid.
Kunstlikult toodetud naatriumi- ja kaaliumsilikaadid - lahustuv klaas- tugevalt hüdrolüüsitud. Nende kontsentreeritud lahus, kutsus vedel klaas, on väga leeliselise reaktsiooniga. Vedel klaas kasutatakse tulekindlate kangaste valmistamiseks, puittoodete immutamiseks, liimina ja jne.
Ränihape H2Si03 viitab väga nõrgad happed. Ta on vees praktiliselt lahustumatu, kuid moodustab kergesti kolloidseid lahuseid. Seda saab saada silikaatide lahustest tugevamate hapete toimel: vesinikkloriid-, väävel-, äädik- ja isegi süsihape. H2Si03 sadestub lahusest želatiinsete sademena:
https://pandia.ru/text/80/150/images/image018_25.jpg" width="170" height="28 src=">
20.3.5. Süsiniku ja räni meditsiiniline ja bioloogiline tähtsus
Süsinik. See on kõigi orgaaniliste ühendite aluseks, see on organogeen number üks. Osa rakkudest ja kudedest, kõik bioloogiliselt aktiivsed ühendid. Organismis naatrium- ja kaaliumvesinikkarbonaadid Koos süsihape moodustavad säilitamises osaleva puhversüsteemi CBS(keha happe-aluseline seisund). Naatriumvesinikkarbonaati (söögisoodat) kasutatakse antatsiidina. Aktiivsütt sorbendina kasutatakse kõhupuhituse, toidumürgituse, samuti alkaloidide ja raskmetallide sooladega mürgituse korral.
Räni on osa epiteeli- ja sidekudede, maksa, neerupealiste ja silmaläätse rakkudest. Räni metabolismi rikkumisi seostatakse hüpertensiooni, reuma, hepatiidi jne esinemisega.