Часть II. НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

Раздел 11. ПОДГРУППА КАРБОНА

§ 11.1. Общая характеристика подгруппы углерода

К подгруппе карбона относятся карбон, кремний, германий, станум и свинец. Это р-элементы IV группы периодической системы Д. И. Менделеева, их атомы на внешнем уровне содержат по четыре электроны - ns²np² (п. 2, табл. 11.1), чем объясняется сходство их химических свойств.

Электронное строение внешних уровней атомов первых двух элементов подгруппы можно представить так:

В невозбужденном состоянии их атомы имеют по два неспаренных электрона. Поскольку атомы всей подгруппы имеют на внешнем уровне свободные орбитали, то при переходе в возбужденное состояние розпаровують электроны s-подуровней (показано штриховыми стрелками).

В соединениях элементы подгруппы углерода проявляют степени окисления +4 и -4, а также +2, причем последний со увеличением заряда ядра становится более характерным. Для углерода, кремния и германия типичная степень окисления +4, для свинца +2. Степень окисления -4 в последовательности С-Рb становится все менее характерным.

Таблица 11.1. Свойства элементов подгруппы углерода

Некоторые свойства элементов подгруппы карбона приведены в табл. 11.1.

Элементы подгруппы углерода образуют оксиды с общей формулой RO₂ и RO, а водородные соединения - по формуле RH₄. Гидраты высших оксидов углерода и кремния имеют кислотные свойства, гидраты последних элементов амфотерные, причем кислотные свойства сильнее выражены у гидратов германия, основные - в гидратов свинца. От углерода до свинца уменьшается прочность водородных соединений RH₄: СН₄ - стойка соединение, а ГbН₄ в свободном состоянии не выделен. В подгруппе с ростом порядкового номера уменьшается энергия ионизации атома и увеличивается атомный радиус (п. С и 6, табл. 11.1), т.е. неметаллические свойства ослабевают, а металлические - усиливаются.