Төртінші негізгі топша элементтері


1 Жалпы мінездемесі
2 Төртінші негізгі топша элементтері
3 Көміртек
4 Кремний
5 Германий
6 Қалайы
7 Қорғасын
Қолданылған әдебиеттер
Д.И.Менделеевтің периодтық жүйесінің төртінші негізгі топшасын көміртек С, кремний Si, германий Ge, қалайы Sn, қорғасын Pb түзеді. Бұл элементтерден көміртек пен кремний металл еместерге, ал германий, қалайы, қорғасын металдарға жатады.
Аталған элементтердің электрондық формулалары төмендегідей:
6С 1s22s22p2
14Si 1s22s22p63s23p2
32Ge 1s22s22p63s23p63d104s24p2
50Sn 1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p2
82Pb 1s22s22p63s23p63d104s24p64d104f145s25p65d106s26p2
Бұл элементтердің электрондық формулаларынан олардың сыртқы қабаттары төрт электроннан (s2p2) тұратынын көруге болады. Сондықтан олар 4 электрон қосып алып тотығу дәрежесін 4 – дейін кеміте алады (қорғасыннан басқасы):
Э0+4е– –Э4 – немесе s2p2+4е–=s2p6
Сонымен қатар бұл элементтер 4 электрон беріп жіберіп тотығу дәрежелерін 4+-ке дейін өсіре алады:
Э0+4е –Э4+ немесе s2p2 – 4е=s0p0
Топша элементтерінің сыртқы электрондық қабаттарының графикалық формуласы мынадай:

қалыпты күйі қозған күйі
Формуладан элементтердің екі дара р-электрондары бар екенін көруге болады. Сондықтан олардың қалыпты жағдайдағы валенттілігі екіге тең. Қозған кезде элементтердің s-орбиталдарындағы жұп электрондарының біреуі бос тұрған р-орбиталына көшеді де валенттіліктерінің саны 4-ке дейін өседі. Химиялық қосылыстарда топша элементтері 4+, 2+, 4 – тең тотығу дәрежелерін көрсетеді. Металдармен және сутекпен қосылыстарында элементтердің (қорғасыннан басқалары) тотығу дәрежелері 4 –, ал күшті металдармен қосылыстарындағы тотығу дәрежелері 4+ болады.
Төртінші негізгі топша элементтердің қатысуымен түзілген молекулалардың пішіндері тетраэдр тәрізді болады.


1 – сурет. 4sp3 – гибридті орбитальдардың түзілуі және кеңістіктегі бағыттары.
Топша элементтері (қорғасыннан басқа) сутекпен ЭН4 типтес қосылыстар түзеді: СН4 – метан, SiН4 – силан, GeН4 – германсутек, SnН4 – станнан. СН4 – SnН4 бағытында қосылыстардың беріктігі кемиді.
Топша элементтері оттекпен ЭО, ЭО2 типтес қосылыстар түзеді. СО, SiО тұз түзбейтін оксидттер, ал GeO, SnO, PbO амфотерлі оксидттер. ЭО2 типтес қосылыстардың барлығы да қышқылдық оксидттер. Бұл оксидттерге Н2ЭО3 типтес қышқылдар сәйкес келеді.
Топша бойынша элементтердің реттік нөмірлерінің өсуіне байланысты металеместік қасиеттері кемиді де, металдық қасиеттері арта береді. СН4-тен SnН4 сутек қосылыстардың тұрақтылығының кемуі осы қасиеттерінен түсіндіріледі.
1 Н.Л.Глинка “Общая химия”

Пән: Химия
Жұмыс түрі: Реферат
Көлемі: 10 бет
Бұл жұмыстың бағасы: 600 теңге




Мазмұны

1 Жалпы мінездемесі
2 Төртінші негізгі топша элементтері
3 Көміртек
4 Кремний
5 Германий
6 Қалайы
7 Қорғасын
Қолданылған әдебиеттер

Кіріспе

1 Жалпы мінездемесі

Д.И.Менделеевтің периодтық жүйесінің төртінші негізгі топшасын көміртек С, кремний Si, германий Ge, қалайы Sn, қорғасын Pb түзеді. Бұл элементтерден көміртек пен кремний металл еместерге, ал германий, қалайы, қорғасын металдарға жатады.
Аталған элементтердің электрондық формулалары төмендегідей:
6С 1s22s22p2
14Si 1s22s22p63s23p2
32Ge 1s22s22p63s23p63d104s24p2
50Sn 1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p2
82Pb 1s22s22p63s23p63d104s24p64d104f145s 25p65d106s26p2
Бұл элементтердің электрондық формулаларынан олардың сыртқы қабаттары төрт электроннан (s2p2) тұратынын көруге болады. Сондықтан олар 4 электрон қосып алып тотығу дәрежесін 4 - дейін кеміте алады (қорғасыннан басқасы):
Э0+4е - - Э4 - немесе s2p2+4е - =s2p6
Сонымен қатар бұл элементтер 4 электрон беріп жіберіп тотығу дәрежелерін 4+-ке дейін өсіре алады:
Э0+4е - Э4+ немесе s2p2 - 4е=s0p0
Топша элементтерінің сыртқы электрондық қабаттарының графикалық формуласы мынадай:

қалыпты күйі қозған күйі
Формуладан элементтердің екі дара р-электрондары бар екенін көруге болады. Сондықтан олардың қалыпты жағдайдағы валенттілігі екіге тең. Қозған кезде элементтердің s-орбиталдарындағы жұп электрондарының біреуі бос тұрған р-орбиталына көшеді де валенттіліктерінің саны 4-ке дейін өседі. Химиялық қосылыстарда топша элементтері 4+, 2+, 4 - тең тотығу дәрежелерін көрсетеді. Металдармен және сутекпен қосылыстарында элементтердің (қорғасыннан басқалары) тотығу дәрежелері 4 - , ал күшті металдармен қосылыстарындағы тотығу дәрежелері 4+ болады.
Төртінші негізгі топша элементтердің қатысуымен түзілген молекулалардың пішіндері тетраэдр тәрізді болады.

1 - сурет. 4sp3 - гибридті орбитальдардың түзілуі және кеңістіктегі бағыттары.
Топша элементтері (қорғасыннан басқа) сутекпен ЭН4 типтес қосылыстар түзеді: СН4 - метан, SiН4 - силан, GeН4 - германсутек, SnН4 - станнан. СН4 - SnН4 бағытында қосылыстардың беріктігі кемиді.
Топша элементтері оттекпен ЭО, ЭО2 типтес қосылыстар түзеді. СО, SiО тұз түзбейтін оксидттер, ал GeO, SnO, PbO амфотерлі оксидттер. ЭО2 типтес қосылыстардың барлығы да қышқылдық оксидттер. Бұл оксидттерге Н2ЭО3 типтес қышқылдар сәйкес келеді.
Топша бойынша элементтердің реттік нөмірлерінің өсуіне байланысты металеместік қасиеттері кемиді де, металдық қасиеттері арта береді. СН4-тен SnН4 сутек қосылыстардың тұрақтылығының кемуі осы қасиеттерінен түсіндіріледі.

2 Төртінші негізгі топша элементтері

Төртінші негізгі топша элементтерін - көміртек, кремний, германий, олово және қорғасын құрайды.
Көміртектен қалайыға дейінгі аралықта атом саны көбейіп отырады. Бұл жағдайда металеместік қасиеттері азайады да, электрондарды беріп жіберу қасиеті көбейеді. Бұл топтағы германий металл және металемеске ал, қалайы мен қорғасын металлға топтастырылады.
Қарастырылп отырылған топтардағы қышқылдану дәрежесі +2 және +4.

1 - кесте. Көміртек пен оның аналогтерінің кейбір қасиеттері

Қаситтері
Көміртек,
С
Кремний,
Si
Германий,
Ge
Қалайы,
Sn
Қорғасын,
Pb
Атом құрамының сыртқы электрондар құрылысы
2s22p2
3s23p2
4s24p2
5s25p2
6s26p2
Атом иондану энергиясы Э-Э+, эВ
11,26
8,15
7,90
7,34
7,42
Электртерістігі
2,5
1,8
1,8
1,8
1,9
Атом радиусы, нм
0,077
0,134
0,139
0,155
0,175
Атомданудың стандартты энтольпиясы, 25°С, 1кДж 1 моль атомға
715,0
451,9
379,1
302,1
195,0
Балқу температурасы, °С
3750**
14203*
936
231,9
327,4
Қайнау температурасы, °С
...
3300
2850
2620
1745
Тығыздығы, гсм3
Алмаз
3,52
Графит
2,26
2,333*
5,32
Ақ
7,29
Сұр
5,58
11,34

Көміртек пен кремний қосылыстары, егерде қышқылдану дәрежелері 2+ болса, онда бұл қосылыстар аз беріктікте.

3 Көміртек

Көміртек ерте заманнан белігіл элемент.
Табиғатта таралуы: Жер қыртысының 0,14%-і көміртектің үлесіне тиеді. Көміртек табиғатта бос күйінде алмаз, графит түрінде, қосылыс күйінде бордың, мрамордың СаСО3 магнезиттің МgCО3 , сидериттің FeСО3 , малахиттің Сu(OH)2, CuCO3 құрамына кіреді. Ауада 0,03% шамасында көміртек (IV) оксиді болады. Сондықтан көміртек көмірдің, мұнайдың, табиғи газдардың құрамында болады.
Физикалық қасиеттері: Көміртек үш түрлі аллотропиялық түр өзгерістер түзеді. Оған алмаз, графит және карбин жатады. Бұл аллотропиялық түр-өзгерістер бір-бірінен құрылыстарының өзгешеліктерімен айырылады. Соған сәйкес бұлардың физикалық қасиеттері де әр түрлі болады.
Алмаз түссіз, мөлдір зат, тығыздығы 3,5гсм3. Ол сәулені күшті сындырады. Электр мен жылуды нашар өткізеді., омырылғыш, минералдардың ішіндегі ең қаттысы. Қазіргі кезде алмаз қаттылығына байланысты техникада бұрғылау, кесу және тесу құралдарын жасауға қолданады. Алмаздың таза түрлері бриллиант деген атпен қымбат бағалы сәндік бұйымдары ретінде қолданады.
Алмаз Африкада, Якутияда, Оралда өндіріледі. Бірақ алмаздың табиғи қоры техниканың қажетін қамтамасыз ете алмайды. 1955 жылы арнаулы камерада 10000КГСсм2 қысымда және 25000°С температурада гравиттен алмаздың кішкене кристалы алынады. Соңғы жылдары жасанды жолмен гравиттен алмаз алу техникада өріс алды.
Графит сұр түсті, аздап жылтыры бар, қолға, денеге, қағазға оңай жұғады. Тығыздығы 2,17-2,3гсм3. Графиттен электродттар, отқа төзімді ыдыстар даярлайды. Графиттің маймен қоспасынан майлағыш заттар жасайды.
Графиттің мол қоры Сібірде, Алтайда, Украйнада кездеседі.
Графит техникадад кең түрде қолданады. Оның химиялық активтігінің кемдігі және электр өткізгіштік қасиеттерінің негізінде электродттар жасауға пайдаланады. Ол қарындаштар, машина майын жасауға қолданады. Графит өте қиын балқитын зат болғандықтан оның сазбен қоспасы металл балқытатын отқа төзімді ыдыстар жасауға жұмсалады.
Алмаз бен графиттің қасиеттеріндегі үлкен айырмашылық олардың құрылыстарының ерекшеліктерімен түсіндіріледі. Алмаздың кристалында көміртек атомдары бір-бірімен бірдей қашықтықта орналасқан. Көміртектің әрбір атомы дұрыс тетраэдрдің ортасында болады да, ковалентті байланыс арқылы тетраэдрдің төбелерінде орналасқан төрт көміртек атомдарымен байланысқан.

2 сурет. Көміртектің аллотропиялық түрөзгерістері:

Көміртектің жаңа түрөзгерістері - карбин және фуллерин. Көміртектің алмаз бен графиттен басқа да жасанды әдіспен алынған аллотропиялық түрөзгерістері бар. Олар - карбин мен фуллориндер.
Карбин өз қасиеті бойынша графитке ұқсас болып келеді, кейде ақшыл жолақтары бар түрі кездеседі. Карбиннің алмаз бен графиттен айырмашылығы - сызықтық құрылымданған болады. Ондағы көміртек атомдары тізбек түзе байланысып, шынжыр іспетті қос байланысты
(=С=С=С=С=С=)
Немесе 3 және 1 байланыстары кезектескен түрде құрылымданады.
(-С=С - С=С - С=С-)
Қаттылығы бойынша крабин графиттен берік, ал алмаздан әлдеқайда жұмсағырақ болып келеді.
1985 жылы көміртектің молекула пішінді тағы бір түрөзгерісі - фуллерендер табылады. Олар қатты күйдегі кристалдық заттарға жатады. Алмаз, графит, карбиннен айырмашылығы - органикалық еріткіштерде еріп, ерітіндіні ашық түске бояйды. Фуллериннің молекулалары өзара байланысқан сфера тәрізді эллипсоидттерден құралады. Олар көміртек атомдарынан түзілетін 5 немесе 6 бұрышты пішінді болып келеді. Олардың түрлері әйгілі америкалық сәулетшісі Р.Б. Фуллердің сфера типті заманауи конструкцияларына ұқсайтын болғандықтан жаңа көміртектің түрөзгерісіне фуллерен деген атау тағылған.
Көміртектің химиялық қасиеттері: Көміртек әрі тотықтырғыш, әрі тотықсыздандырғыш қасиет көрсетеді. Көміртек металдармен және сутекпен әрекеттескенде тотықтырғыш, ал оттекпен, галогендермен қосылысында тотықсыздандырғыш қасиет көрсетеді. Көміртек төмен температурада ғана енжар болып келеді.
Көмірді қатты қыздырғанда оттекте немесе ауада көміртек диоксидін, яғни көмірқышқыл газын түзе түтінсіз жанады, көп жылу бөледі

700°С
С + О2 = СО2 + 402 кДж

Егер толықтай жанбаса, көміртек монооксидін түзеді:

1000°С
2С + О2 = 2СО

Көміртек тотықсыздандырғыш ретінде хлормен әрекеттеседі, одан алынған көміртек тетрахлориді ССl4 органикалық еріткіш:

С + 2Cl2 = CCl4

Сутек атмосферасында көмірден жасалған өзекте электр доғасы пайда болған мезетте көміртек сутекпен әрекеттесіп метан СН4 түзеді:

С+2Н2 = СН4
метан
Көміртек тотықсыздандырғыш ретінде көптеген металл оксидттерімен әрекеттеседі: 0 +2 0 +4
С+2СuО = 2Сu + 2СО2

4 Кремний

Кремнийдің 1811 жылы француз ғалымдары Гей-Люссак пен Тенар алғаш рет ашқан.
Атаом құрылысы. Кремнийдің атом құрылысы көміртек атомына ұқсас, ондағы электрондардың орналасуы:
+14Si)2е[-])8е[-])4е[-]
Графиктік формуласы:

Табиғатта таралуы. Кремний табиғатта көп таралған элемент. Жер қыртысының 27,6%-і кремнийдің үлесіне тиеді. Кремний жер қыртысындағы
мөлшері бойынша оттектен кейінгі екніші орында. Табиғатта кремний тек қосылыс, яғни оксид және силикат түрінде кездеседі. Кремний минералдар мен тау жыныстары құрамындағы басты элемент болып саналады. Сонымен қатар кремний органикалық заттардың құрамына да енеді.
Ең көп тараған кремнезем SiО2 - құмның негізгі бөлігі. Каолинат (ақбалшық) және алюмосиликаттардың Al2O3 · 2SiO2 · 2Н2О дала шпаты немесе ортоклаздың
К2О · Al2O3 · 6SiO2 құрамында да кремний диоксиді мол.
Физикалық қасиеті: Кремнийдің түсі күңгірт-сұр, шайырдай жылтыр, салмағы 2,32 гм3, балқу t 1420С, қайнау t 2600С-қа жуық. Өнеркәсіпте Кремний кремнеземді қыздырып, кокспен тотықсыздандыру, ал таза кремний төрт хлорлы кремнийді мырыш буымен тотықсыздандыру арқылы алынады.
Қыздырғанда сутектен басқа кез-келген бейметалмен қосыла алады. Төменгі температурада инертті.
Тазакремний темір, мыс, алюминий, қорғасын қорытпаларында қолданылады.
Ол мұндай қорытпалардың қышқылдарға төзімді, мықты, электрлік және магниттік магниттік қасиеттерін арттырады.
Кремний тау хрусталі немесе кварц (Si02) құрамында болады; ол (Si) қиын балқитын, металдық жылтыры бар, сұр түсті қатты зат. Оның каттылығы алмаздан төмендеу. Аморфты кремний коңыр түсті ұнтақ, реакцияға түсуі оңай зат.
... жалғасы
Ұқсас жұмыстар
Топша элементтері
Комбинаториканың негізгі элементтері
Баскетбол ойынының негізгі элементтері
Turbo Pascal тілінің негізгі элементтері
Экономиканың негізгі элементтері. Экономикалық заң
Ақша жүйесі және оның негізгі элементтері
Негізгі мектептің математика курсындағы стохастика элементтері
Әртүрлі фреза түрлерінің негізгі бөліктері мен элементтері
Ақша жүйесі және оның негізгі элементтері жайлы
d-элементтерІ
Пәндер

Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор №1 болып табылады.

Байланыс

Qazaqstan
Phone: 777 614 50 20
WhatsApp: 777 614 50 20
Email: info@stud.kz
Көмек / Помощь
Арайлым
Біз міндетті түрде жауап береміз!
Мы обязательно ответим!
Жіберу / Отправить

Рахмет!
Хабарлама жіберілді. / Сообщение отправлено.

Email: info@stud.kz

Phone: 777 614 50 20
Жабу / Закрыть

Көмек / Помощь