План лекции: Международная система единиц Атомно-молекулярное учение Стехиометрия химических реакций

Тема 4 Химия элементов. р-элементы: группа IVА – 1 час

План лекции:

1. 
   Общая характеристика группы. Понятие о гомоцепных и гетероцепных неорганических полимерах.
   
2. 
   Углерод
   
3. 
   Кремний
   
4. 
   Германия, олово, свинец
   

1. Общая характеристика группы. Понятие о гомоцепных и гетероцепных неорганических полимерах
К р-элементам IV группы относятся углерод С, кремний Si, герма­ний Ge, олово Sn и свинец Рb. В соответствии с электронными конфи­гурациями их атомов

Углерод и кремний относятся к типическим элементам, а германий, олово и свинец составляют подгруппу германия.
Углерод су­щественно отличается от других р-элементов группы высоким значе­нием энергии ионизации. Углерод — типичный неметаллический эле­мент. В ряду С — Si — Ge — Sn — Pb энергия ионизации уменьшает­ся, а следовательно, неметаллические признаки элементов ослабевают, металлические усиливаются.
Основная причина устойчивости связи С-С и склонность углерода к образованию гомоцепей – равенство числа валентных электронов числу валентных орбиталей. Гомоцепные молекулы, содержащие связь С-С бывают линейные, разветвленные, сшитые, циклические. Если такая связь образуется между разными элементами – это гетероцепная связь.


2. Углерод
В зависимости от числа σ-связей координационное число углерода равно четырем (sp³-гибридизация), трем (sp²-гибридизация) или двум (sp -гибридизация валентных орбиталей).
В большинстве соединений углерод четырехвалентен, ему припи­сывают степени окисления —4, +4, +2.
В атоме углерода в отличие от всех других элементов число валент­ных электронов равно числу валентных орбиталей. Это одна из основ­ных причин большой устойчивости связи С — С и исключительной склонности углерода к образованию гомоцепей. Гомоцепные молекулы, содержащие связь С — С, бывают самых разнообразных типов: линейные, разветвленные, сшитые, циклические. Эти многочисленные соединения углерода изучаются в органической химии.
В природе углерод находится в виде двух стабильных изотопов: ¹²С(98,892%) и ¹³С(1,108%). Его содержание в земной коре 0,15%. В земной коре углерод находится в составе карбонатных мине­ралов (прежде всего СаСО₃ и MgCO₃), каменного угля, нефти, а также в виде графита и реже алмаза. Углерод — главная составная часть животного и растительного мира.