Химия
Уроки по Химии
Все предметы
ВНО 2016
Конспекты уроков
Опорные конспекты
Учебники PDF
Учебники онлайн
Библиотека PDF
Словари
Справочник школьника
Мастер-класс для школьника

Химия подготовка к ЗНО и ДПА
Комплексное издание

ЧАСТЬ И

ОБЩАЯ ХИМИЯ

ХИМИЯ ЭЛЕМЕНТОВ

КАРБОН. СИЛИЦИЯ

 

Характеристика химических элементов

 

Свойства химических элементов

 

Свойство

Карбон

Силиция

Химический символ

С

Si

Порядковый номер

б

14

Атомная масса

12,011

28,0855

Место в ПС

2 период; IV группа

3 период; IV группа

Число электронов на энергетических уровнях

2; 2

2; 8; 2

Радиус атома, нм

0,077

0,117

Потенциал ионизации, эв

11,26

8,15

Сродство с электроном, эв

1,27

1,5

Относительная электроотрицательности

2,5

1,74

Электронная конфигурация валентного уровня

2s22г2

3s23p2

Возможные валентности

II, III, IV

II, IV

Возможные степени окисления

-4, 0, +2, +4

-4, 0, +2, +4

Изотопный состав

12С - 98,892%; 13С - 1,108%

28Si - 92,21%; 29Si - 4,70%; 30Si - 3,09%

Содержание в земной коре, мол. %

0,15%

20%

 

Электронная строение атомов Углерода и Кремния схематично показана ниже:

В невозбужденном состоянии атомы Углерода и Кремния двухвалентные, потому что на внешнем уровне находится 2 неспаренных электрона:

При возбуждении атома происходит розпаровування электронной пары, которая находится на 2в-подуровне. При этом Карбон и Кремний проявляют четырехвалентное состояние. На следующей схеме изображен электронный переход при образовании чотиривалентного состояния для атома Углерода; процессы, которые происходят в электронной оболочке атома Кремния, аналогичные:

На отличие от элементов, рассмотренных ранее (галогены, халькогени и пніктогени), для атомов Углерода и Кремния нехарактерные электронные переходы с участием вакантной d-подуровня, поэтому высшая валентность этих атомов равна 4.

Оба элементы могут проявлять степени окисления -4, +2 и +4.

 

Распространенность атомов в природе

 

Карбон является достаточно распространенным, элементом на Земле. Его массовая доля составляет около 0,023% по массе. В земной коре он встречается в виде соединений с Гідрогеном - углеводородами, из которых состоит нефть (около 85% Углерода), природный газ (около 70% Карбона), черное (около 90% Карбона) и бурый уголь (около 70% Карбона) и горючие сланцы. Все эти соединения необходимы как топливо для различных целей. Годовая добыча этих природных горючих веществ составляет миллионы тонн.

Атомы Карбона входят также в состав многих минералов, таких как известняк, мел, мрамор, основным компонентом которых является кальций карбонат (СаСО3); доломит - CaMg(CО3)2; престол - смесь Na2CO3 и NaHCВ3; магнезит - MgCВ3; смітсоніт - ZnCВ3; церусит - РbСO3; сидерит - FeCO3; родохрозит - МnСO3 и некоторые другие. Кроме твердой поверхности земли, Карбон содержится также в атмосфере нашей планеты, входя в состав углекислого газа - СO2. Около 2,3 span style='font-family:"Times New Roman","serif"'>∙ 1012 тонн или 0,03% (по объему) атмосферы составляет углекислый газ. В Мировом океане содержится около 4 1013 тонн связанного Углерода в виде карбонатов (СO32-) и гидрогенкарбонатов (НСO3-).

Карбон является началом жизни на Земле. Начиная от простейшего одноклеточного организма и заканчивая человеком, все живое на нашей планете содержит огромные количества Карбона. Он необходим для жизни так же, как кирпич для строительства дома. Соединения Карбона с некоторыми элементами (Гідрогеном Н, Оксисеном О, Азотом N и другими) изучает отдельная химическая дисциплина - органическая химия. Карбон входит в состав белков, жиров, углеводов, ДНК и большинства других биологически важных веществ.

Силиция - второй по распространенности элемент на Земле. Его содержание в земной коре составляет 29,5% по массе. Если Карбон является важнейшим элементом для живой материи, то Кремний является основным компонентом неживой материи. Соединения, в состав которых входит атом Кремния, составляют 74% от массы Земли.

Самым распространенным минералом, в состав которого входит атом Кремния, является кварц (или кремнезем) SiO2, что встречается в виде простого песка. Из других минералов стоит выделить следующие: ортоклаз K2Al2Si6O16; каолин Аи2O3 2SiO2 2O; нефелін NaKO Аl2O3 2SiO2; циркон ZnSiO3; полуцит 3Cs2O l2O3 9SiO2 Н2O.

Силиция в малых количествах необходим всем живым организмам. В организме человека Кремния больше всего в ногтях и волосах, а в 1 грамме легочной ткани содержится 0,65 мг Кремния.