Свойства элементов IV А группы и их соединений

Свойства элементов IV А группы и их соединений

Содержание углерода в земной коре невелико, но он

' занимает особое место среди  всех элементов по количеству

образуемых им соединений и по их значению

в природе и технике/ В свободном состоянии углерод

находится в виде четырех аллотропических модификаций:

алмаза, графита, карбина (.„С = 'С — С = С...),

в котором чередуются простые и двойные связи, и по-

ликумулена (...= С = С = С = С.) с двойными связями

между всеми атомами углерода. Карбин и поли-

кумулен получены синтетически.

•" Углерод широко применяется в народном хозяйстве.

Все углеродистые стали содержат углерод, в том

числе нержавеющая хромоникелевая сталь марки

1Х18Н9Т, содержащая ОД % углерода. Она  находит

применение в медицине (в ортопедической практике).

Углерод в виде активированного угля адсорбирует газы,

растворенные вещества и широко применяется в

технике и медицине.

Углерод непосредственно соединяется с металлами

и неметаллами лишь при высокой температуре, образуя

карбиды. С кислородом углерод образует оксид углерода

(II) СО (существует еще два соединения, в которых

углерод проявляет степень окисления +2: CS и

HCN) и оксид углерода (IV) С02.

О к с и д у г л е р о д а (II) — газ без запаха и цвета,

почти не растворяется в воде, я д о в и т . Оксид углерода

(IV) при сильном охлаждении превращается  в

твердую снегообразную массу {сухой лед), которая используется

как источник холода. При растворении С02

в воде образуется угольная кислота. Она существует

только в водных растворах и является слабой кислотой.

Все соли угольной кислоты, кроме солей щелочных металлов,

аммония и некоторых кислых солей, плохо раст-

воряются в воде. Карбонат натрия (сода) —один из

главных продуктов основной химической промышленности.

Он широко применяется в народном хозяйстве. Карбонат

калия (поташ) находит применение в мыловаренной

(медицинское зеленое мыло) и  стекольной промышленности.

Гидрокарбонат натрия (питьевая сода) используется

в медицине, хлебопечении, пищевой промышленности

и т. д.

При нагревании оксида углерода (II) с аммиаком

при наличии катализатора образуется ц и а н и с т о в о д

о р о д н а я , или с и н и л ь н а я , кислота:

СО + NH3 ч± HCN + Н20.

Это бесцветная летучая жидкость с запахом горького

миндаля, о ч е н ь т о к с и ч н а , относится к слабым

кислотам. Ее соли — ц и а н и д ы — также весьма

я д о в и т ы .

Кремний получают восстановлением кремнезема коксом:

Si02 + 2C^2CO + Si.

По химическим свойствам кремний — неметалл, в

обычных условиях он инертен, при нагревании вступает

в реакцию с кислородом, хлором, серой, азотом. Кремний

широко используется в металлургии, полупроводниковой

технике, медицине и т. д.

Оксид кремния (IV) весьма распространен в природе

в виде минерала кварца. Производными оксида кремния

(IV) являются очень слабые и  трудно растворимые

в воде моно-, ди- и поликремниевые кислоты (xSi02X

'XyHsO). К растворимым солям кремниевых  кислот (силикатам)

относятся силикаты натрия и калия. Их водные

растворы называют жидким стеклом. Силикаты

широко используются для производства стекла, фарфора,

фаянса и т. д. Стекло получают при нагревании смеси

оксида кремния, известняка и соды:

6Si02 + СаС03 + Na2C03 ** Na20 - CaO • 6Si02 + 2C02f.

Из кварца' расплавлением его в электрических печах

получают кварцевое стекло, которое обладает рядом

ценных для техники свойств. Например, оно имеет

малый коэффициент термического расширения, поэтому

при резком изменении температуры предметы из

кварцевого стекла не растрескиваются. Кварцевое стек-

задерживает

обычное стекло. В связи с этим его используют

для изготовления электрических ртутных ламп, свет которых

содержит много ультрафиолетовых лучей.

Германий получают как побочный продукт при переработке

руд цветных металлов. Он серебристого цвета

и по внешнему виду похож на металл. При комнатной

и о температуре устойчив к действию кислорода, воды и

кислот. Германий обладает полупроводниковыми свойствами.

В связи с этим его широко используют в радио-

и телевизионной технике, радиолокации и т. д. Из соединений

германия применяется оксид германия (IV), который

входит в состав стекол, обладающих высоким коэффициентом

преломления.

Олово получают восстановлением оксида олова (IV)

углем. Олово — серебристо-белый пластичный металл.

На воздухе при >обычной температуре не окисляется; * * . _ . _ . .__ . U при нагревании взаимодействует с кислородом, серой и

другими элементами. Олово используется в сплавах, а

также для нанесения покрытии на металл, в частности

на железо, с целью предупреждения коррозии. Поскольку

продукты коррозии олова (относительно безвредны,

оловом покрывают консервные банки, кухонную посуду

и т. д.

Свинец получают обжигом сульфида свинца (II) с

последующим восстановлением углем. Свинец — синевато-

серый тяжелый металл, на воздухе устойчив. Он широко

применяется в современной технике, например в

оборонной, химической промышленности и т. д. Свойство

свинца поглощать рентгеновские и у-лучи используется

для защиты от вредного воздействия радиоактивных

и рентгеновских излучений (биологическая защита).

Свинец входит в состав многих сплавов.

С кислородом свинец образует ряд оксидов: оксид

свинца (П), оксид свинца (IV), а также смешанные оксиды.

Некоторые соли свинца, например ацетат свинца

(свинцовый сахар) и другие, применяются  в медицинской

практике. Однако с о л и с в и н ц а очень токсичны.

Соединения свинца используются в технике для изготовления

аккумуляторов. Кроме того, РЬ02 применя-

*> ется в химической промышленности  как окислитель.