Přečtěte si také:
|
Hlavní podskupina skupiny IV periodického systému zahrnuje prvky: uhlík, křemík, germanium, cín a olovo. Uhlík a křemík jsou typické nekovy, zatímco cín a olovo jsou typické kovy. Germanium zaujímá střední pozici. Za běžných teplot je to polovodič, má atomovou krystalovou mřížku a je velmi křehký, vykazuje nekovové vlastnosti. Při zvýšených teplotách však germanium získává charakteristické kovové vlastnosti, jako je tažnost a vysoká elektrická vodivost.
Atomy uhlíku, křemíku, germania, cínu a olova v základním stavu mají podobnou strukturu vnější elektronické vrstvy a patří k p-prvkům:
Si 3s23p23d0
Ge 3d104s24p24d0
Sn4d105s25p25d0
Pb 4f145d106s26p26d0
Avšak pouze germanium, cín a olovo jsou úplné elektronické analogy - mají stejnou elektronickou konfiguraci vnější úrovně i předchozí podúrovně. Mají podobné chemické vlastnosti.
Protože počet nepárových elektronů v základním stavu je 2 a ve valenčním excitovaném stavu je to 4, jsou hlavní valence všech prvků II a IV. Počínaje křemíkem mají p-prvky skupiny IV prázdné d-orbitaly. To určuje možnost tvorby vazby mechanismem donor-akceptor a vede ke zvýšení valence v koordinačních sloučeninách až do VI. Vzhledem k absenci d-podúrovně na atomu uhlíku nemůže být jeho valence ve sloučeninách vyšší než IV a uhlík na rozdíl od Si, Ge, Sn a Pb není schopen tvořit komplexní sloučeniny. Tato okolnost, stejně jako nejmenší velikost atomu a nejvyšší elektronegativita uhlíku, vysvětlují, proč se chemické vlastnosti tohoto prvku výrazně liší nejen od chemických vlastností germania, cínu a olova, ale také od chemických vlastností křemíku. .
Všechny prvky mají díky své elektronové struktuře a průměrným hodnotám elektronegativity charakteristické oxidační stavy -4, +2, +4. Stejně jako u všech prvků hlavních podskupin periodického systému se při pohybu shora dolů stabilita sloučenin „extrémních“ oxidačních stavů (-4 a +4) snižuje a oxidační stavy +2 se zvyšují.
obecné charakteristikyčtvrtá skupina hlavní podskupiny:
a) vlastnosti prvků z hlediska struktury atomu;
b) oxidační stavy;
c) vlastnosti oxidů;
d) vlastnosti hydroxidů;
e) sloučeniny vodíku.
a) Uhlík (C), křemík (Si), germanium (Ge), cín (Sn), olovo (Pb) - prvky 4. skupiny hlavní podskupiny PSE. Na vnější elektronové vrstvě mají atomy těchto prvků 4 elektrony: ns2np2. V podskupině se s nárůstem pořadového čísla prvku atomový poloměr zvětšuje, nekovové vlastnosti slábnou a kovové vlastnosti rostou: uhlík a křemík jsou nekovy, germanium, cín, olovo jsou kovy.
b) Prvky této podskupiny vykazují pozitivní i negativní oxidační stavy: -4, +2, +4.
PROTI) Vyšší oxidy uhlík a křemík (C02, Si02) mají kyselé vlastnosti, oxidy zbývajících prvků podskupiny jsou amfoterní (Ge02, Sn02, Pb02).
d) Kyseliny uhličité a křemičité (H2CO3, H2SiO3) jsou slabé kyseliny. Hydroxidy germania, cínu a olova jsou amfoterní, vykazují slabě kyselé a zásadité vlastnosti: H2GeO3= Ge(OH)4, H2SnO3=Sn(OH)4, H2PbO3=Pb(OH)4.
e) Sloučeniny vodíku:
CH4; SiH4, GeH4. SnH4, PbH4. Metan - CH4 - pevné spojení, silan SiH4 - méně pevné spojení.
Schémata struktury atomů uhlíku a křemíku, obecné a charakteristické vlastnosti.
Si 1S22S22P63S23p2.
Uhlík a křemík jsou nekovy, protože na vnější elektronové vrstvě jsou 4 elektrony. Ale vzhledem k tomu, že křemík má větší atomový poloměr, schopnost darovat elektrony je pro něj charakteristickější než pro uhlík. Uhlík - redukční činidlo:
Karbon je nekov. Hlavní krystalické modifikace uhlíku jsou diamant a grafit.
Křemík je tmavě šedý nekov. Tvoří 27,6 % hmotnosti zemské kůry.
Germanium je stříbrno-šedý kov. Hustota germania v pevné skupenství rovná 5,327 g/cm3, v kapalině - 5,557 g/cm3.
Cín je kujný, lehký kov se stříbřitě bílou barvou.
Olovo je šedý kujný kov. Prvek je docela měkký, můžete ho snadno nakrájet nožem.
Flerovium je umělý supertěžký radioaktivní prvek. Ze známých izotopů je 289Fl nejstabilnější. Poločas rozpadu je asi 2,7 sekundy pro 289Fl a 0,8 sekundy pro 288Fl.
| | | | 5 |
IVA-skupina periodického systému prvků D.I. Mendělejev jsou uhlík, křemík, germanium, cín, olovo. Obecný elektronový vzorec valenčního obalu atomů prvků skupiny IVA.
Atomy těchto prvků mají čtyři valenční elektrony v s- a p-orbitalech vnější energetické hladiny. V nevybuzeném stavu nejsou dva p-elektrony spárovány. Proto ve sloučeninách mohou tyto prvky vykazovat oxidační stav +2. Ale v excitovaném stavu získají elektrony vnější energetické hladiny konfiguraci ps1pr3 a všechny 4 elektrony se ukážou jako nepárové.
Například pro uhlík lze přechod z s-podúrovně do p-podúrovně znázornit následovně.
V souladu s elektronovou strukturou excitovaného stavu mohou prvky skupiny IVA ve sloučeninách vykazovat oxidační stav +4. Atomové poloměry prvků skupiny IVA přirozeně rostou s rostoucím atomovým číslem. Ve stejném směru přirozeně klesá ionizační energie a elektronegativita.
Při přechodu ve skupině C--Si--Ge--Sn--Pb se během tvorby snižuje role osamělého elektronového páru na vnější s-podúrovni. chemické vazby. Pokud je tedy pro uhlík, křemík a germanium nejcharakterističtější oxidační stav +4, pak pro olovo je to +2.
V živém organismu jsou uhlík, křemík a germanium v oxidačním stavu +4, zatímco cín a olovo se vyznačují oxidačním stavem +2.
V souladu s nárůstem velikosti atomů a poklesem ionizační energie při přechodu z uhlíku na olovo slábnou nekovové vlastnosti, protože se snižuje schopnost připojovat elektrony a zvyšuje se snadnost jejich návratu. První dva členové skupiny: uhlík a křemík jsou typické nekovy, germanium, cín a olovo jsou amfoterní prvky s výraznými kovovými vlastnostmi.
Zpevnění kovových prvků u řady C--Si--Ge--Sn--Pb se projevuje i v chemických vlastnostech jednoduché látky. Za normálních podmínek jsou prvky C, Si, Ge a Sn odolné vůči vzduchu a vodě. Olovo na vzduchu oxiduje. V elektrochemické napěťové řadě kovů se Ge nachází za vodíkem a Sn a Pb těsně před vodíkem. Proto germanium nereaguje s kyselinami, jako je HCl a zředěná H2SO4.
Elektronová struktura a velikost atomu, průměrná hodnota elektronegativity vysvětluje sílu C--C připojení a tendence atomů uhlíku tvořit dlouhé homořetězce:
Díky střední hodnotě elektronegativnosti vytváří uhlík nízkopolární vazby s životně důležitými prvky - vodíkem, kyslíkem, dusíkem, sírou atd.
Chemické vlastnosti kyslíkatých sloučenin uhlíku a křemíku. Mezi anorganickými sloučeninami uhlíku, křemíku a jejich analogů pro lékaře a biology mají největší zájem o kyslíkaté sloučeniny těchto prvků.
Oxidy uhlíku (IV) a křemíku (IV) EO2 jsou kyselé a jejich odpovídající hydroxidy H2EO3 jsou slabé kyseliny. Odpovídající oxidy a hydroxidy zbývajících prvků skupiny IVA jsou amfoterní.
CO2 oxid uhličitý. se neustále tvoří v tkáních těla v procesu metabolismu a hraje důležitou roli v regulaci dýchání a krevního oběhu. Oxid uhličitý je fyziologickým stimulantem dýchacího centra. Velké koncentrace CO2 (nad 10 %) způsobují těžkou acidózu – snížení pH krve, prudkou dušnost a paralýzu dechového centra.
Oxid uhličitý se rozpouští ve vodě. V tomto případě se v roztoku tvoří kyselina uhličitá:
H2O + CO2? H2CO3
Rovnováha je posunuta doleva, takže většina oxidu uhličitého je ve formě hydrátu CO2 H2O, nikoli H2CO3. Kyselina uhličitá H2CO3 existuje pouze v roztoku. Vztahuje se na slabé kyseliny.
Jako dvojsytná kyselina tvoří H2CO3 střední a kyselé soli: první se nazývají uhličitany: Na2CO3, CaCO3 jsou uhličitany sodné a vápenaté; druhý - hydrogenuhličitany: NaHCO3, Ca (HCO3) 2 - hydrogenuhličitany sodné a vápenaté. Všechny hydrogenuhličitany jsou vysoce rozpustné ve vodě; ze středně solí rozpustných uhličitanů alkalických kovů a amonium.
Solné roztoky kyselina uhličitá díky hydrolýze mají alkalickou reakci (pH> 7), například:
Na2CO3 + HOH? NaHC03 + NaOH
CO32- + HOH? HCO3- + OH-
Hydrogenuhličitanový pufrovací systém (H2CO3--HCO3-) slouží jako hlavní pufrovací systém krevní plazmy, zajišťující udržení acidobazické homeostázy, konstantní pH krve cca 7,4.
Protože hydrolýzou uhličitanů a hydrogenuhličitanů vzniká alkalické prostředí, používají se tyto sloučeniny v lékařské praxi jako antacida (kyselinu neutralizující) činidla pro zvýšení kyselosti žaludeční šťávy. Patří mezi ně hydrogenuhličitan sodný NaHCO3 a uhličitan vápenatý CaCO3:
NaHC03 + HCl = NaCl + H2O + CO2
CaC03 + 2HCl = CaCl2 + H2O + CO2
Do silikátového cementu obsahujícího SiO2 se přidává kapalina, což je vodný roztok kyseliny fosforečné H3PO4, částečně neutralizovaný oxidem zinečnatým ZnO a hydroxidem hlinitým Al(OH)3. Proces „tuhnutí“ silikátového cementu začíná rozkladem prášku kyselinou fosforečnou za vzniku koloidních roztoků fosforečnanu hlinitého a kyselin křemičitých různého složení xSiO2 yH2O:
AI2O3 + 2H3P04 = 2AlP04 + 3H20
xSiO2 + yH3O+ = xSiO2 yH2O + yH+
Při přípravě náplní dochází v důsledku míchání k chemickým reakcím za vzniku například fosforečnanů kovů
3CaO + 2H3PO4 \u003d Ca3 (PO4) 2 + 3H2O
Pouze křemičitany alkalických kovů jsou vysoce rozpustné ve vodě. Když minerální kyseliny působí na křemičitanové roztoky, získávají se kyseliny křemičité, například metakřemičitá H2SiO3 a orthokřemičitá H4SiO4.
Kyseliny křemičité jsou slabší než uhličité, srážejí se působením CO2 na roztoky silikátů. Křemičitany jsou vysoce hydrolyzované. To je jeden z důvodů ničení silikátů v přírodě.
Když se různé směsi křemičitanů spojí mezi sebou nebo s oxidem křemičitým, získají se průhledné amorfní materiály, nazývané skla.
Složení skla se může měnit v širokém rozmezí a závisí na podmínkách výroby.
Křemenné sklo (téměř čistý oxid křemičitý) snáší náhlé změny teplot, téměř nezdržuje ultrafialové paprsky. Takové sklo se používá pro přípravu rtuťových výbojek, které jsou široce používány ve fyzioterapii a také při sterilizaci operačních sálů.
Porcelánové hmoty používané v ortopedické stomatologii se skládají z křemene SiO2 (15--35%) a hlinitokřemičitanů: živec E2O Al2O3 6SiO2, kde E je K, Na nebo Ca (60--75%), a kaolin Al2O3 2SiO2 2H2O (3-- 10 %). Poměr složek se může lišit v závislosti na účelu porcelánové hmoty.
Živec K2O Al2O3 6SiO2 je hlavním materiálem pro získávání dentálních porcelánových hmot. Po roztavení se změní na viskózní hmotu. Čím více živce, tím průhlednější hmota porcelánu po žíhání. Při žíhání porcelánových hmot živec, který je tavitelnější, snižuje bod tání směsi.
Kaolin (bílý jíl) je nezbytnou součástí dentálního porcelánu. Přídavek kaolinu snižuje tekutost porcelánové hmoty.
Křemen, který je součástí dentálního porcelánu, zpevňuje keramický výrobek, dodává mu větší tvrdost a chemickou odolnost.
CO oxid uhelnatý. Ze sloučenin prvků skupiny IVA, ve kterých vykazují oxidační stav +2, je pro lékaře a biology zajímavý oxid uhelnatý (II) CO. Tato sloučenina je jedovatá a extrémně nebezpečná, protože je bez zápachu.
Oxid uhelnatý (II) - oxid uhelnatý - produkt neúplné oxidace uhlíku. Paradoxně jedním ze zdrojů CO je sám člověk, jehož tělo produkuje a uvolňuje do vnějšího prostředí (vydýchaným vzduchem) cca 10 ml CO denně. Jedná se o tzv. endogenní oxid uhelnatý (II), který vzniká při procesech krvetvorby.
Oxid uhelnatý (II) proniká vzduchem do plic a rychle prochází alveolární kapilární membránou, rozpouští se v krevní plazmě, difunduje do erytrocytů a vstupuje do reverzibilní chemické interakce s oxidovaným HbO2 a redukovaným hemoglobinem Hb:
HbO2 + CO? HbCO + O2
Hb + CO? HbCO
Vzniklý karbonylhemoglobin HbCO není schopen na sebe vázat kyslík. V důsledku toho je nemožné přenášet kyslík z plic do tkání.
Vysoká chemická afinita oxidu uhelnatého (II) CO k železnatému železu je hlavním důvodem interakce CO s hemoglobinem. Lze předpokládat, že s tímto jedem by měly reagovat i další bioanorganické sloučeniny obsahující ionty Fe2+.
Vzhledem k tomu, že reakce interakce oxyhemoglobinu s oxidem uhelnatým je reverzibilní, zvýšení parciálního tlaku O2 v dýchacím prostředí urychlí disociaci karbonylhemoglobinu a uvolňování CO z těla (rovnováha se posune doleva podle Princip Le Chatelier):
HbO2 + CO? HbCO + O2
V současné době existují léčivé přípravky, které se používají jako antidota při otravě těla oxidem uhelnatým (II). Například zavedení redukovaného železa prudce urychluje odstraňování CO z těla ve formě, samozřejmě, karbonylu železa. Působení tohoto léčiva je založeno na schopnosti CO působit jako ligand v různých komplexech.
Chemické vlastnosti sloučenin cínu a olova. Oxidy cínu (II) a olova (II), SnO a PbO jsou amfoterní, stejně jako odpovídající hydroxidy Sn(OH)2 a Pb(OH)2.
Soli Pb2+ - acetát, dusičnan - jsou vysoce rozpustné ve vodě, chloridy a fluoridy jsou málo rozpustné, síran, uhličitan, chroman, sulfid jsou prakticky nerozpustné. Všechny sloučeniny olova, zejména rozpustné, jsou jedovaté.
Biologická aktivita olova je dána jeho schopností pronikat do těla a hromadit se v něm.
Olovo a jeho sloučeniny jsou jedy, které působí především na neurovaskulární systém a přímo na krev. Chemie toxického působení olova je velmi složitá. Ionty Pb2+ jsou silná komplexotvorná činidla ve srovnání s kationty ostatních p-prvků skupiny IVA. Tvoří silné komplexy s bioligandy.
Ionty Pb2+ jsou schopny interagovat a blokovat sulfhydrylové skupiny SH proteinů v molekulách enzymů podílejících se na syntéze porfyrinů, čímž regulují syntézu tématu a dalších biomolekul:
R--SH + Pb2+ + HS--R > R--S--Pb--S--R + 2H+
Ionty Pb2+ často vytlačují přirozené ionty M2+ a inhibují metaloenzymy EM2+:
EM2+ + Pb2+ > EPb2+ + M2+
V reakci s cytoplazmou mikrobiálních buněk a tkání vytvářejí ionty olova gelovité albumináty. V malých dávkách mají soli olova adstringentní účinek a způsobují gelovatění bílkovin. Tvorba gelů ztěžuje mikrobům vstup do buněk a snižuje zánětlivou reakci. Na tom je založeno působení olovnatých mlék.
S rostoucí koncentrací iontů Pb2+ se tvorba albuminátů stává nevratnou, albumináty R-COOH proteinů povrchových tkání se hromadí:
Рb2+ + 2R--СООН = Рb(R--СОО)2 + 2Н+
Proto přípravky olova (II) mají na tkáně převážně adstringentní účinek. Jsou předepisovány výhradně pro vnější použití, protože při vstřebávání v gastrointestinálním nebo dýchacím traktu vykazují vysokou toxicitu.
Anorganické sloučeniny cínu nejsou na rozdíl od organických sloučenin cínu příliš toxické.
Plán lekce
Obecná charakteristika prvků IV A skupiny.
Uhlík a křemík
Cílová:
Vzdělávací: vytvořit si u studentů obecnou představu o prvcích, které tvoří 4. skupinu, studovat jejich základní vlastnosti, zvážit jejich biochemickou úlohu a využití hlavních sloučenin prvků.
Rozvíjející se: rozvíjet dovednosti psaní a mluvení, myšlení, schopnost využívat získané znalosti k řešení různých úkolů.
Péče: rozvíjet pocit potřeby nových znalostí.
Během vyučování
Opakování probraného tématu:
Kolik prvků jsou nekovy? Uveďte jejich místo v PSCE?
Jaké prvky jsou organogenní?
Upřesněte skupenství všechny nekovy.
Kolik atomů tvoří nekovové molekuly?
Jaké oxidy se nazývají nesolnotvorné? Napište vzorce pro nesólotvorné oxidy nekovů.
Cl2 → HCl → CuCl2 → ZnCl2 → AgCl
Napište poslední reakční rovnici v iontovém tvaru.
Přidejte možné reakční rovnice:
1) H2 + Cl2 = 6) CuO + H2=
2) Fe + Cl2 = 7) KBr + I2=
3) NaCl + Br2 = 8) AI + I2=
4) Br2 + KI = 9) F2 + H20 =
5) Ca + H2 = 10) Si02 + HF =
Napište reakční rovnice pro interakci dusíku s a) vápníkem; b) s vodíkem; c) s kyslíkem.
Proveďte řetězec transformací:
N2 → Li3N → NH3 → NO → NO2 → HNO3
Při rozkladu 192 g dusitanu amonného reakcí NH 4 NO 2 \u003d N 2 + 2H 2 O bylo získáno 60 l dusíku. Najděte výstup produktu z teoreticky možného.
Učení nového materiálu.
Skupina 4 A zahrnuje p-prvky: uhlík, křemík, germanium, cín a olovo. Jejich nevybuzené atomy, které se liší počtem energetických hladin, mají na vnější úrovni 4 elektrony. V důsledku nárůstu počtu naplněných elektronových vrstev shora dolů a velikosti atomu je oslabena přitažlivost vnějších valenčních elektronů k jádru, proto jsou nekovové vlastnosti prvků v podskupině zeslabené shora dolů a kovové vlastnosti jsou vylepšeny. Uhlík a křemík se však svými vlastnostmi výrazně liší od ostatních prvků. Jsou to typické neziskovky. Germanium má kovové prvky, zatímco cín a olovo převládají nad nekovovými.
V přírodě uhlík se vyskytuje ve volném stavu ve formě diamantu a grafitu. Obsah uhlíku v zemská kůra je asi 0,1 %. Je součástí přírodních uhličitanů: vápenec, mramor, křída, magnezit, dolomit. Uhlík je hlavní nedílná součást organická hmota. Uhlí, rašelina, ropa, dřevo a zemní plyn jsou obvykle považovány za hořlavé materiály používané jako palivo.
fyzikální vlastnosti. Uhlík jako jednoduchá látka existuje v několika alotropních formách: diamant, grafit, karbin a fulleren, které se výrazně liší. fyzikální vlastnosti, což je vysvětleno strukturou jejich krystalových mřížek. Karabina - jemně krystalický černý prášek, poprvé syntetizovaný v 60. letech sovětskými chemiky, později nalezený v přírodě. Po zahřátí na 2800º bez vzduchu se změní na grafit. Fulleren - v 80. letech byly syntetizovány kulovité struktury tvořené atomy uhlíku, tzv fullereny. Jsou to uzavřené struktury skládající se z určitého počtu atomů uhlíku - C 60, C 70.
Chemické vlastnosti. Chemicky je uhlík za normálních podmínek inertní. Reaktivita se zvyšuje s rostoucí teplotou. Při vysokých teplotách uhlík interaguje s vodíkem, kyslíkem, dusíkem, halogeny, vodou a některými kovy a kyselinami.
Když vodní pára prochází horkým uhlím nebo koksem, získá se směs oxidu uhelnatého (II) a vodíku:
C + H 2 Ó = CO + H 2 ( vodní pára ),
Tato reakce probíhá při 1200°, při teplotách pod 1000° dochází k oxidaci TAK 2 :
C + 2H 2 Ó= CO 2 + 2 H 2 .
Průmyslově důležitým procesem je přeměna vodního plynu na methanol (metylalkohol):
CO + 2H 2 = CH 3 ON
Pod vlivem vysokých teplot je uhlík schopen interagovat s kovy a formovat se karbid, mezi nimi se rozlišují "methanidy" a "acetylenidy" v závislosti na tom, který plyn se uvolňuje při interakci s vodou nebo kyselinou:
CaS 2 + HCl = CaCl 2 + C 2 H 2
Al 4 C 3 + 12 H 2 Ó = 2 Al(Ach) 3 ↓ + 3 CH 4
velký praktickou hodnotu má karbid vápníku, který se získává ohřevem vápna CaO a koksu v elektrických pecích bez přístupu vzduchu:
CaO + 3C = CaC 2 + CO
Karbid vápníku se používá k výrobě acetylenu:
CaS 2 + 2 H 2 Ó= Ca(OH) 2 + C 2 H 2
Uhlík je však charakterizován reakcemi, při kterých vykazuje redukční vlastnosti:
2 ZnO + C = Zn+ CO 2
Csloučeniny uhlíku.
Oxid uhelnatý (CO) je oxid uhelnatý. V průmyslu se získává průchodem oxidu uhličitého přes žhavé uhlí při vysoké teplotě. V laboratorních podmínkách se CO získává působením koncentrované kyseliny sírové na kyselinu mravenčí při zahřívání (kyselina sírová odebírá vodu):
UNSD =H 2 Ó+ CO
Oxid uhelnatý (CO 2) je oxid uhličitý. V atmosféře oxidu uhličitého je 0,03 % objemu nebo 0,04 % hmotnosti málo. Sopky a horké prameny zásobují atmosféru a nakonec člověk spaluje fosilní paliva. Atmosféra neustále vyměňuje plyny s oceánskou vodou, která obsahuje 60krát více oxidu uhličitého než atmosféra. Je známo, že oxid uhličitý dobře absorbuje sluneční záření v infračervené oblasti spektra. Tak vzniká oxid uhličitý Skleníkový efekt a reguluje globální teplotu.
V laboratoři vzniká oxid uhličitý působením kyseliny chlorovodíkové pro mramor:
soCO 3 + 2 HCl = CaCl 2 + H 2 Ó+ CO 2
Vlastnost oxidu uhličitého nepodporovat hoření se využívá v hasicích zařízeních. Se zvyšujícím se tlakem se prudce zvyšuje rozpustnost oxidu uhličitého. To je základ pro jeho použití při výrobě perlivých nápojů.
Kyselina uhličitá existuje pouze v roztoku. Při zahřívání se roztok rozkládá na oxid uhelnatý a vodu. Soli kyseliny jsou stabilní, i když samotná kyselina je nestabilní.
Nejdůležitější reakcí na uhličitanový iont je působení zředěných minerálních kyselin – chlorovodíkové nebo sírové. Zároveň se syčením vydávají bublinky oxidu uhličitého, který se při průchodu roztokem hydroxidu vápenatého (vápenná voda) zakalí v důsledku tvorby uhličitanu vápenatého.
Křemík. Po kyslíku je to nejrozšířenější prvek na Zemi. Tvoří 25,7 % hmotnosti zemské kůry. Jeho významnou část představuje oxid křemičitý, tzv oxid křemičitý, který se vyskytuje jako písek nebo křemen. Oxid křemičitý se vyskytuje ve velmi čisté formě jako minerál zvaný horský křišťál. Krystalický oxid křemičitý, zbarvený různými nečistotami, tvoří drahokamy a polodrahokamy: achát, ametyst, jaspis. Další skupinou přírodních sloučenin křemíku jsou silikáty – deriváty kyselina křemičitá.
V průmyslu se křemík vyrábí redukcí oxidu křemičitého koksem v elektrických pecích:
SiO 2 + 2 C = Si + 2 CO
V laboratořích se jako redukční činidlo používá hořčík nebo hliník:
SiO 2 + 2Mg = Si + 2MgO
3 SiO 2 + 4Al = Si + 2Al 2 Ó 3 .
Nejčistší křemík se získává redukcí chloridu křemičitého parami zinku:
SiCl 4 + 2 Zn = Si + 2 ZnCl 2
fyzikální vlastnosti. Krystalický křemík je křehká hmota tmavě šedé barvy s ocelovým leskem. Struktura křemíku je podobná struktuře diamantu. Jako polovodič se používá křemík. Vyrábějí se z něj tzv. solární panely, které přeměňují světelnou energii na elektrickou energii. Křemík se používá v metalurgii k získání křemíkových ocelí s vysokou tepelnou odolností a odolností vůči kyselinám.
Chemické vlastnosti. Z hlediska chemických vlastností je křemík, stejně jako uhlík, nekov, ale jeho nekovovost je méně výrazná, protože má velký atomový poloměr.
Silikon at normální podmínky chemicky zcela inertní. Přímo interaguje pouze s fluorem a tvoří fluorid křemíku:
Si + 2 F 2 = SiF 4
Kyseliny (kromě směsi fluorovodíku a kyseliny dusičné) na křemík nepůsobí. Ale rozpouští se v hydroxidech alkalických kovů:
Si+NaOH+H 2 O = Na 2 SiO 3 + 2H 2
Při vysoké teplotě v elektrické peci se ze směsi písku a koksu získává karbid křemíku. SiC– karborundum:
SiO 2 + 2C =SiC+ CO 2
Brusné kameny a brusné kotouče jsou vyrobeny z karbidu křemíku.
Kovové sloučeniny s křemíkem se nazývají silicidy:
Si + 2 mg = mg 2 Si
Když se silicid hořečnatý zpracuje s kyselinou chlorovodíkovou, získá se nejjednodušší vodíková sloučenina křemíku silan -SiH 4 :
mg 2 Si+ 4HCl = 2 MdCl 2 + SiH 4
Silan je jedovatý plyn s nepříjemným zápachem, samovznětlivý na vzduchu.
sloučeniny křemíku. Silica- pevná žáruvzdorná látka. V přírodě se vyskytuje ve dvou formách. krystalický a amorfní oxid křemičitý. Kyselina křemičitá- je slabá kyselina, při zahřívání se snadno rozkládá na vodu a oxid křemičitý. Lze jej získat jak ve formě želatinové hmoty obsahující vodu, tak ve formě koloidního roztoku (sol). Soli kyseliny křemičité volal silikáty. Přírodní křemičitany jsou poměrně složité sloučeniny, jejich složení je obvykle zobrazováno jako kombinace několika oxidů. Ve vodě jsou rozpustné pouze křemičitany sodné a draselné. Se nazývají rozpustné sklo, a jejich řešení - tekuté sklo.
Úkoly k opravě.
2. Doplňte možné reakční rovnice, vyřešte úlohu.
| 1 tým
| 2 tým
| 3 tým
|
| H2SO4 + HCl - | CaCO3+? - ? + CO2 + H20 |
|
| NaOH + H2SO4 - | CaCO 3 + H 2 SO 4 - | K2SO4 + CO2 + H20 - |
| CaCl 2 + Na 2 Si O 3 - |
||
| Si O 2 + H 2 SO 4 - | ||
| Ca 2+ + CO 3 -2 - | CaCl2++ NaOH - |
|
| Úkol: Když byl oxid železa (111) redukován uhlíkem, bylo získáno 10,08 g železa, což bylo 90 % teoreticky možného výtěžku. Jaká je hmotnost odebraného oxidu železitého (III)? | Úkol: Kolik křemičitanu sodného se získá tavením oxidu křemičitého s 64,2 kg sody obsahující 5 % nečistot? | Úkol: Působením kyseliny chlorovodíkové na 50 g uhličitanu vápenatého bylo získáno 20 g oxidu uhelnatého (IV). Jaký je výtěžek oxidu uhelnatého (IV) (v %) z teoreticky možného? |
Křížovka.
Po vertikální: 1. Sůl kyseliny uhličité.
Horizontálně: 1. Nejtvrdší přírodní látka na Zemi. 2. Konstrukční materiál. 3. Látka používaná k výrobě těsta. 4. Sloučeniny křemíku s kovy. 5. Prvek hlavní podskupiny 1V skupiny PS chemické prvky. 6. Soli kyseliny uhličité obsahující vodík. 7. Sloučenina přírodního křemíku.
Domácí práce: str.210 – 229.
8939 0
Skupina 14 zahrnuje C, Si, Ge, Sn, Pb (tabulky 1 a 2). Stejně jako prvky podskupiny 3A se jedná o p-prvky s podobnou elektronovou konfigurací vnějšího obalu - s 2 p 2. Jak se pohybujete po skupině dolů, atomový poloměr se zvětšuje, což způsobuje oslabení vazby mezi atomy. Díky narůstající delokalizaci elektronů vnějších atomových obalů se elektrická vodivost zvyšuje stejným směrem, takže vlastnosti prvků se mění z nekovových na kovové. Uhlík (C) ve formě diamantu je izolant (dielektrikum), Si a Ge jsou polokovy, Sn a Pb jsou kovy a dobré vodiče.
Tabulka 1. Některé fyzikální a chemické vlastnosti kovů 14. skupiny
|
|
název |
Odkazuje, at. hmotnost |
Rádius, pm |
Hlavní izotopy (%) |
||
|
Uhlík Uhlík [z lat. uhlík - uhlí] |
kovalentní 77 s dvojnou vazbou 67, s trojnou vazbou 60 |
14 C (stopy) |
||||
|
Křemík Křemík [z lat. silicis - pazourek] |
atomová 117, kovalentní 117 | |||||
|
Germanium Germanium [z lat. Německo] |
3d 10 4s 2 4p 2 |
atomová 122,5, kovalentní 122 | ||||
|
Cín Tin [z anglosaského. cín, lat. stannum] |
4d 10 5s 2 5p 2 |
atomová 140,5, kovalentní 140 | ||||
|
Olovo Olovo [z anglosaského. olovo, lat. plumbum] |
4f 14 5d 10 6s 2 6r 2 |
atomová 175, kovalentní 154 |
Všechny prvky této skupiny tvoří sloučeniny s oxidačním stavem +4. Stabilita těchto sloučenin se při přesunu do spodní části skupiny snižuje, přičemž jako u dvojmocných sloučenin s takovým pohybem naopak roste. Všechny prvky kromě Si, také tvoří sloučeniny s valencí +2, což je způsobeno " inertní párový efekt»: zatažením páru vnějších s-prvky do vnitřního elektronového obalu z důvodu horšího stínění vnějších elektronů d- A F-elektrony ve srovnání s s- A R-elektrony vnitřních obalů velkých atomů nižších členů skupiny.
Vlastnosti prvků této skupiny umožnily jejich použití jako nátěry proti řasám (AP) pro lodě. První takové nátěry použity Pb, pak začal platit sn(ve formě bis-tributylorganocíničitého radikálu spojeného s uhlíkovým polymerem). Z ekologických důvodů bylo v roce 1989 použití těchto, stejně jako dalších toxických kovů v PP ( Hg, Cd, As) byl zakázán, nahrazen PP na bázi organokřemičitých polymerů.
Tabulka 2 Obsah v těle, toxické (TD) a letální dávky (LD) kovů 14. skupiny
|
|
V zemské kůře (%) |
V oceáně (%) |
V lidském těle | ||||
|
Průměr (s tělesnou hmotností 70 kg) |
Krev (mg/l) |
||||||
|
obvykle netoxický, ale ve formě kyanidů CO a CN je velmi toxický |
|||||||
|
(0,03-4,09) x 10-4 |
Netoxický |
||||||
|
(0,07-7)x10-10 |
Netoxický |
||||||
|
(2,3-8,8) x 10-10 |
(0,33-2,4) x 10-4 |
TD 2 g, LD nd, trochu organocínu. sloučeniny jsou vysoce toxické |
|||||
|
(0,23-3,3) x 10-4 |
TD 1 mg, LD 10 g |
||||||
uhlík (C) - odlišný od všech ostatních prvků tkz řetězení, tedy schopnost tvořit sloučeniny, ve kterých jsou jeho atomy navzájem spojeny v dlouhých řetězcích nebo kruzích. Tato vlastnost vysvětluje vznik milionů sloučenin tzv organické, které je věnována samostatná sekce chemie - organická chemie.
Schopnost uhlíku vázat se je vysvětlena několika rysy:
Za prvé, síla spojení C - C. Průměrná entalpie této vazby je tedy asi 350 kJ/mol, zatímco entalpie vazby Si - Si— pouze 226 kJ/mol.
Za druhé, jedinečná schopnost atomů uhlíku hybridizace: vzdělání 4 sp 3 orbitaly s tetraedrickou orientací (zabezpečující tvorbu jednoduchých kovalentních vazeb), nebo 3 sp 2 orbitaly orientované ve stejné rovině (zabezpečující tvorbu dvojných vazeb), nebo 2 sp-orbitaly s lineární orientací (zabezpečující tvorbu trojných vazeb).
Uhlík tedy může tvořit 3 typy koordinačního prostředí: lineární pro dvou- a tříatomové molekuly, když CN prvku je 2, rovina trojúhelníková pro molekuly grafitu, fullereny, alkeny, karbonylové sloučeniny, benzenový kruh, když CN je 3, a čtyřstěnný pro alkany a jejich deriváty s CN = 4.
V přírodě se uhlík vyskytuje ve formě alotropních, to znamená různých strukturních forem (grafit, diamant, fullereny), dále ve formě vápence a uhlovodíkových surovin (uhlí, ropa a plyn). Používá se ve formě koksu při tavení oceli, saze při tisku, aktivní uhlí při čištění vody, cukru atd.
Oceněno v roce 2010 Nobelova cena ve fyzice pro studium jedinečné formy S- grafen. Laureátům – rodákům z Ruska – A. Geimovi a K. Novoselovovi se podařilo tento materiál získat z grafitu. Je to dvourozměrný krystal, to znamená, že vypadá jako mřížka atomů C jeden atom tlustý, vlnovitá struktura, který zajišťuje stabilitu krystalu. Jeho vlastnosti jsou velmi slibné: je to nejtenčí průhledný materiál ze všech v současnosti známých, navíc je extrémně pevný (asi 200x pevnější než ocel), má elektrickou a tepelnou vodivost. Při pokojové teplotě je jeho elektrický odpor nejnižší ze všech známých vodičů. V nepříliš vzdálené budoucnosti budou na grafenu založeny ultra-vysokorychlostní počítače, ploché obrazovky a solární panely, stejně jako citlivé detektory plynu, které reagují na několik molekul plynu. Další oblasti jeho využití nejsou vyloučeny.
Ve formě oxidu ( TAK) a kyanidy ( CN-) uhlík je velmi toxický, protože narušuje procesy dýchání. Mechanismy biologického působení těchto sloučenin jsou různé. Kyanid inhibuje respirační enzym cytochromoxidáza rychle kontaktovat Xi- aktivní centrum enzymu, blokující tok elektronů na konci dýchacího řetězce. TAK jako Lewisova báze se váže na atom Fe v molekule hemoglobinu je silnější než Ó 2, tváření karbonylhemoglobin postrádající schopnost vázat a nést Ó 2. Schopnost TAK tvoří odkazy s d-kovy v nízkých oxidačních stavech vede k tvorbě různých karbonylových sloučenin. Například, Fe ve velmi toxické látce – psitacarbopile Fe(CO) 5 má nulový oxidační stav a v komplexu [ Fe(CO) 4 ] 2- je oxidační stav -2 (obr. 1).
Rýže. 1.
Stabilizace atomu kovu v nízkém oxidačním stavu v komplexech s TAK díky schopnosti uhlíku vyčnívat díky struktuře nízko položených R*-orbitaly v roli akceptorový ligand. Tyto orbitaly se překrývají s obsazenými orbitaly kovu a tvoří koordinaci R-vazba, ve které kov působí dárce elektrony. Toto je jedna z mála výjimek obecné pravidlo vznik CS, kde akceptorem elektronů je kov.
Vlastnosti uhlíku nemá smysl blíže popisovat, protože se zpravidla nejen neurčuje při víceprvkové analýze, ale jeho příměs ve vzorku je rovněž považována za nežádoucí a podléhá maximálnímu odstranění při přípravě vzorku. Při optické emisní analýze poskytuje velmi široké spektrum, zvyšuje šumové pozadí a tím snižuje mez citlivosti pro detekci určovaných prvků. S hmotnostní spektrometrií organické molekuly tvoří velké množství fragmentů molekul s různou molekulovou hmotností, které významně interferují při analýze. Proto jsou v naprosté většině případů při přípravě vzorku odstraněny všechny látky obsahující uhlík.
křemík (Si) - polokovový. Když je oxid křemičitý redukován ( SiO 2) černá amorfní je tvořena uhlíkem Si. krystaly Si vysoká čistota připomínají šedomodrý kov. Křemík se používá v polovodičích, slitinách a polymerech. Je důležitý pro některé formy života, například pro stavbu schránek rozsivek; možná důležité pro lidský organismus. Některé silikáty jsou karcinogenní, některé způsobují silikózu.
Ve všech spojeních Sičtyřvazný, tvoří chemické vazby kovalentní povahy. Nejběžnější oxid SiO 2. Navzdory chemické inertnosti a nerozpustnosti ve vodě může při požití vytvářet kyseliny křemičité a organokřemičité sloučeniny s implicitně vyjádřeným biologické vlastnosti. Toxicita SiO 2 závisí na disperzi částic: čím jsou menší, tím jsou toxičtější, i když korelace mezi rozpustností různých forem SiO 2 a silikogenita není pozorována. Vztah toxicity kyselin křemičitých s Si dokazuje úplnou inertnost diamantového prachu stejné jemnosti.
Nedávno bylo zaznamenáno, že v biologických médiích se na vzniku podílejí kyseliny křemičité hydroxylaluminosilikáty, a tento jev nelze vysvětlit vztahem Si-C, žádné připojení Si-O-C. Jak se rozšiřuje průmyslové využití Al a její sloučeniny prostřednictvím hlinitokřemičitanů Al se stále více podílí na mnoha biochemických reakcích. Zejména funkční skupiny obsahující kyslík a fluor snadno tvoří vysoce stabilní komplexní sloučeniny s Al narušuje jejich metabolismus.
Nejprostudovanější mezi organokřemičitými sloučeninami silikony- polymery, jejichž kostru molekuly tvoří střídavě propojené atomy Si A Ó 2. K atomům Si v silikonech jsou připojeny alkylové nebo arylové skupiny. Dostupnost Si v organokřemičitých sloučeninách radikálně mění vlastnosti látek, když jej neobsahují. Například konvenční polysacharidy mohou být izolovány a čištěny použitím silného ethanolu, který vysráží polysacharid z roztoku. Sacharidy s obsahem křemíku se naopak nesrážejí ani v 90% etanolu. Klasifikace organokřemičitých sloučenin je uvedena v tabulce. 3.
Tabulka 3 Silikonové polymery
|
Název a struktura |
Poznámka |
|
|
|
Skládat pouze z Si. Vazebná energie uhlíkového řetězce C - C je 58,6 a Si - Si 42,5 kcal/mol, a proto jsou polyorganosilany nestabilní. |
|
|
|
Energie vazby Si-O 89,3 kcal/mol. Proto jsou tyto polymery pevné, odolné vůči teplotě a oxidační degradaci. Tato třída polymerů má velmi různorodou strukturu. Lineární polysiloxany jsou široce používány jako syntetické elastické a tepelně odolné pryže. |
|
|
|
Atomy v hlavním řetězci Si oddělené řetězci atomů uhlíku. |
|
|
|
Hlavní řetězec obsahuje siloxanové skupiny oddělené uhlíkovými řetězci. |
|
|
|
Páteř je tvořena atomy S a atomy Si obsažené ve vedlejších skupinách nebo odnožích. |
|
|
|
Makromolekulární řetězce zahrnují atomy Si, O a kovy, kde M = Al, Ti, Sb, Sn, V. |
Nejpravděpodobnější vývojový mechanismus silikóza zvážit zničení fagocytů, které zachytily částice SiO 2. Při interakci s lysozomy částice křemíku ničí lysozomy a samotnou fagocytární buňku, což způsobuje uvolnění enzymů a fragmentů molekul organel. Interagují s jinými fagocyty, to znamená, že je spuštěn řetězový proces smrti fagocytů. Pokud je v buňce určité množství kyselin křemičitých, tento proces se urychlí. Hromadění mrtvých makrofágů iniciuje tvorbu kolagenu v okolních fibroblastech, v důsledku čehož v ohnisku vzniká skleróza.
Koloidní kyselina křemičitá je silné hemolytikum, mění poměr sérových bílkovin, inhibuje řadu dýchacích a tkáňových enzymů, narušuje metabolismus mnoha látek včetně fosforu. Naposledy velká pozornost dát silyliové ionty (R 3 Si+). Ukazují jedinečnou schopnost atomu Si rozšířit svou koordinační sféru, v podobě zvýšení její elektrofility. Interaguje s jakýmikoli nukleofily, včetně iontů opačného náboje (včetně reaktivních metabolických meziproduktů) a molekul rozpouštědla. Proto se v kondenzovaných fázích stávají „nepolapitelnými“ a je obtížné je detekovat (Kochina et al., 2006).
Organokřemičité polymery (OSP) byly poprvé použity jako samolešticí povlaky na lodní trup proti řasám (Tsukerman a Rukhadze, 1996). Poté však byly navrženy různé metody pro využití COP v jiných odvětvích národního hospodářství, zejména v lékařství jako silné kostní protézy.
Germanium (Ge) — amfoterní polokov; při ultra vysoké čistotě se jeví jako křehké stříbrno-bílé krystaly. Používá se v polovodičích, slitinách a speciálních sklech pro infračervenou optiku. Je považován za biologický stimulant. Ve sloučeninách vykazuje oxidační stav +2 a +4.
Absorpce oxidu a halogenidů Ge slabé ve střevě, ale ve formě klíčků M 2 GeO 4 je poněkud vylepšený. Germanium se neváže na plazmatické proteiny a je distribuováno mezi erytrocyty a plazmou v poměru přibližně 2:1. Rychle (poločas asi 36 hodin) se z těla vylučuje. Obecně nízká toxicita.
cín (Sn) - měkký, tažný kov. Používá se v mazivech, slitinách, pájkách, jako přísada do polymerů, v barvách pro antivegetativní nátěry, ve složení těkavých organických sloučenin cínu vysoce toxických pro nižší rostliny a živočichy. Ve formě anorganických sloučenin je netoxický.
Má dvě enantiotrop, "šedý" (b) a "bílý" (c) cín, to znamená různé alotropní formy, které jsou stabilní v určitém rozsahu podmínek. Teplota přechodu mezi těmito formami při tlaku 1 atm. rovná 286,2 °K (13,2 °C). Bílý cín má deformovanou šedou modifikační strukturu s CN = 6 a hustotou 7,31 g/cm3. Za normálních podmínek je stabilní a při nízké teplotě se pomalu přeměňuje na formu s diamantovou strukturou s CN = 4 a hustotou 5,75 g/cm3. Taková změna hustoty kovu v závislosti na teplotě média je extrémně vzácná a může způsobit dramatické následky. Například v podmínkách chladných zim byly zničeny plechové knoflíky na uniformách vojáků a v roce 1851 se v kostele Seitz proměnily cínové píšťaly varhan v prášek.
V těle se ukládá v játrech, ledvinách, kostech, svalech. Při otravě cínem se snižuje erytropoéza, což se projevuje snížením hematokritu, hemoglobinu a počtu červených krvinek. Došlo také k inhibici 5-aminolevulinát dehydratáza, jeden z enzymů v řetězci biosyntézy hemu, stejně jako jaterní enzymy glutathionreduktázy A dehydrogenáza glukóza-6-fosfát, laktát A sukcinát. Podle všeho sn vylučován z těla jako součást komplexů s SH obsahující substráty.
Olovo (Pb) - měkký, kujný, tažný kov. Ve vlhkém vzduchu je pokryta oxidovým filmem, odolným vůči kyslíku a vodě. Používá se v bateriích, kabelech, barvách, skle, mazivech, benzinu a produktech na ochranu proti záření. Jde o toxický kov 1. skupiny nebezpečnosti, protože se hromadí v těle v kostní tkáni s narušenou funkcí ledvin a kardiovaskulárního systému. Ve vyspělých zemích je jeho obsah kontrolován povinným lékařským vyšetřením obyvatelstva. Způsobuje různé nemoci.
Lékařská bioanorganika. G.K. Baraškov
Mezi p-prvky skupiny IV patří uhlík C, křemík Si, germanium Ge, cín Sn a olovo Pb. Podle elektronové konfigurace jejich atomů jsou typickými prvky uhlík a křemík, zatímco germanium, cín a olovo tvoří podskupinu germania. Uhlík se výrazně liší od ostatních p-prvků skupiny svou vysokou ionizační energií. Uhlík je typickým nekovovým prvkem. V řadě C-Si-Ge-Sn-Pb se ionizační energie snižuje a následně nekovové vlastnosti prvků slábnou, kovové přibývají. Sekundární periodicita se projevuje ve změně vlastností atomů a sloučenin v této řadě. U většiny anorganických sloučenin vykazuje uhlík oxidační stavy -4, +4, +2. V přírodě existuje uhlík ve formě dvou stabilních izotopů: 12C (98,892 %) a 13C (1,108 %). Jeho obsah v zemské kůře je 0,15 % (molární zlomek). V zemské kůře se uhlík nachází v uhličitanových minerálech (především CaCO 3 a MgCO 3), uhlí, ropě, dále ve formě grafitu a vzácněji i diamantu. Uhlík- hlavní složka zvířete a flóra. Alotropní modifikace : Diamant- krystalická látka s atomovou koordinační kubickou mřížkou. Grafit- vrstevnatá krystalická látka s hexagonální strukturou. Atomy uhlíku se spojují do C 2∞ makromolekul, což jsou nekonečné vrstvy šestičlenných kruhů. K a r b i n- černý prášek (ρ=1,9-2 g/cm3); jeho mřížka je šestiúhelníková, zkonstruovaná z přímočarých C ∞ řetězců, ve kterých každý atom tvoří dvě σ- a π-vazby. Molekuly fulerenu se skládají z 60, 70 atomů a tvoří kouli - geodetickou kopuli. Fulleren byl získán odpařováním grafitu a kondenzací jeho par v atmosféře helia za vysokého tlaku.Fuleren je chemicky stabilní. Vzhledem ke kulovitému tvaru molekul C 60 a C 70 je fulleren velmi tvrdý. Křemík- elektronický analog uhlíku. Oxidační stav křemíku v jeho sloučeninách se pohybuje od -4 do +4. Ve sloučeninách křemíku při tvorbě kovalentních vazeb nepřesáhne jeho koordinační číslo šest. Germanium Ge, cín Sn a olovo Pb jsou kompletní elektronické analogy. Jako typické prvky skupiny mají valenční s 2 p 2 elektrony. V řadě Ge-Sn-Pb klesá úloha vnějšího páru s-elektronů při tvorbě chemických vazeb. Změnu charakteristických oxidačních stavů v řadě C-Si-Ge- -Sn-Pb lze vysvětlit sekundární periodicitou v rozdílu energie ns- a np-orbitalů.
V řadě Ge-Sn-Pb jsou kovové vlastnosti jednoduchých látek zřetelně vylepšeny. Germanium- stříbřitě šedá látka s kovovým leskem, navenek podobná kovu, ale má mřížku podobnou diamantu. Cín je polymorfní. Za normálních podmínek existuje ve formě β-modifikace (bílý cín), která je stabilní nad 14 °C. Při ochlazení se bílý cín přemění na α-modifikaci (šedý cín) se strukturou podobnou diamantu. Přechod β → α je doprovázen zvětšením měrného objemu (o 25 %), v souvislosti s tím se cín rozpadá na prášek. Vést- tmavě šedý kov s plošně centrovanou krychlovou strukturou typickou pro kovy. Sloučeniny uhlíku a vodíku se nazývají uhlovodíky. Metan CH 4 - Jeho molekula má čtyřstěnný tvar. Metan- bezbarvý plyn bez zápachu (t.t. -182,49 °C, bod varu -161,56 °C), chemicky velmi inertní díky valenci a koordinačnímu nasycení molekuly. Není ovlivněn kyselinami a zásadami. Snadno se však vznítí; jeho směsi se vzduchem jsou extrémně výbušné. Metan- hlavní složka přírodního (60-90%) důlního a bažinného plynu. Nachází se ve formě klatrátů v zemské kůře. Ve velkém množství vzniká při koksování uhlí. Plyny bohaté na metan se používají jako vysoce kalorické palivo a surovina pro výrobu vodního plynu. Ethan C 2 H 6, ethylen C 2 H 4 a acetylen C 2 H 2 jsou za normálních podmínek plyny. Vzhledem k vysoké pevnosti vazby C2H6 (E \u003d 347 kJ / mol), C2H4 (E \u003d 598 kJ / mol) a C2H2 (E \u003d 811 kJ / mol), na rozdíl od H 2 0, N 2 H 4 a zejména N 2 H 2 jsou zcela stabilní a chemicky neaktivní. Silany, sloučeniny křemíku s vodíkem obecného vzorce Si n H 2n+2 - Silany byly získány na okta-silan Si 8 Hi 18. Nízká pevnost vazby Si-Si je způsobena omezenou homologickou řadou křemíkových vodíků. Při pokojové teplotě jsou první dva silany - monosilan SiH 4 a disilan Si 2 H 6 - plynné, Si 3 H 8 je kapalina, zbytek jsou pevné látky. Všechny silany jsou bezbarvé, mají nepříjemný zápach a jsou jedovaté. Na rozdíl od komunikace S-N připojení Si-H má více iontový charakter. Samovznícení na vzduchu. Silany se v přírodě nevyskytují.
