CHEMIA WĘGLOWCE

WĘglowce

Julia Milewska i Małgorzata Rybak kl.2c

WĘGLOWCE:

Do węglowców należą:

• węgiel (C),
• krzem (Si),
• german (Ge),
• cyna (Sn),
• ołów (Pb)
• flerow (Fl)

Pierwiastki chemiczne 14.grupy układu okresowego.Należą do bloku p o konfiguracji ns2 np2 .

Wszystkie pierwiastki z tej grupy są ciałami stałymi

Występują na stopniach utlenienia II i IV. Trwałość stopnia IV maleje w szeregu od węgla do ołowiu, a trwałość stopnia II rośnie w tej samej kolejności.Związki ołowiu są trwalsze na stopniu utlenienia II niż IV.Im większa liczba atomowa właściwości węglowców ulegają zmianie z niemetalicznych na metaliczne

. Węgiel to niemetal, graman i krzem to półmetale, ołów i cyna są to natomiast metale

POŁĄCZENIA WĘGLOWCÓW:

Z TLENKAMI

Z WODOREM TWORZY WODORKI, ZCZEGO NAJPROSTSZE ZWIĄZKI ORGANICZNE:CH4 I SIH4 MAJĄ CHARAKTER OBOJĘTNY.

Z FLUOROWCAMI POWSTAJĄ HALOGENKI, NP.CCl4

Z AZOTEM TWORZĄ AZOTKI, NP.Si3N4

Z SIARKĄ TWORZĄ SIARCZKI,NP.CS2

PoŁączenia węglowców:

KRYSZTAŁ KOWALENCYJNY

KRYSZTAŁ MOLEKULARNY- CZĄSTECZKOWY

WĘGLIKI:

• Węgliki to związki chemiczne węgla z pierwiastkami o elektroujemności mniejszej niż elektroujemność węgla.
• Węgliki metali meatali znajdujących się w 1.,2. i 13. grupie mają budowę jonową( np. CaC2, Al4C3). Z kolei węgliki niemetali są bardzo trwałymi substancjami o budowie kowalencyjnej (np. SiC,B4C), a węgliki z bloku d posiadają wiązania metaliczne (np.TiC,VC,WC).
• CaC2 i AlC3 - substarty dop otzrymywania prostych związków chemicznych :

CaC2+ 2H2O--> Ca(OH)2 +

• Al4C3+ 12 HCl--> AlCl3 + 3

Węgiel

--pierwiastek znajdujący się w grupie 14 i 2 okresie, metal z bloku p. Liczba atomowa to 6, a masa atomowa 12,011u. Wystęuje na stopniach utleniania od -IV do IV. Konfiguracja elektronowa: 1s2 2s2 2p2

Występowanie:

Węgiel w przyrodzie występuje w stanie zwiazanym i w stanie wolnym. W stanie zwiazanym wystepuje w związkach organicznych (wszystkie oprócz tlenków: CO, CO2, kwasu weglowego i węglanu.) Węgiel wystepuje w stanie wolnym w trzech odmianach alotropowych jako: diament, grafit lub fullereny.

WŁaściwości:

• Węgiel jest ciałem stałym. Rozpuszcza się w stopionym żelazie lub kilku innych stopionych metalach, nie rozpuszcza się natomiast w żadnym znanym rozpuszczalniku.
• Jest mało aktywny chemicznie

• Nie jest rozpuszczalny w wodzie, zasadach oraz kwasach
• Po podgrzaniu węgiel reaguje z siarką i tlenem, w bardzo wysokich temperaturach zaś bezpośrednio łączy się z wodorem i wieloma atomami, tworząc tak zwane węgliki.
• Jedna z alotropowych odmian węgla - diament jest substancją o niskiej aktywności nawet w wysokiej temperaturze. W powietrzu spala się wolno , w czystym tlenie spalanie jest gwałtowniejsze. Na diament nie działają ani kwasy, ani zasady.

Zastosowanie

• Grafit jest stosowany w poligrafii do produkcji ołówków oraz jako jedna z elektrod w spawalnictwie.
• Diament jest kamieniem szlachetnym stosowanym w jubilerstwie oraz ze względu na swoją wysoką twardość w urządzeniach pomiarowych, narzędziach do skrawania, zwłaszcza szlifowania i wiercenia.

REAKCJE:

2C + O2 → 2CO C + O2 → CO2 CO2 + 2NaOH → Na2CO3 + H2O CO2 + 2Mg → C + 2MgO Na2CO3 + H2O + CO2 → 2NaHCO3 CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3 + H2O CaCO3 + H2O + CO2 → Ca(HCO3)2

Odmiany alotropowe węgla

Na zdjęciu obok opisane są trzy najpopularniejsze odmiany alotropowe węgla. Jest to diament, grafit, fullereny.

Krzem

--pierwiastek znajdujący się w grupie 14 i 3 okresie, metal z bloku p. Liczba atomowa to 14, a masa atomowa 28,085u. Typowe stopnie utlenienia to –IV i IV, rzadziej –II i II Konfiguracja elektronowa: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6

Występowanie:

Jest drugim po tlenie najbardziej rozpowszechnionym pierwiastkiem. Krzemionka SiO2 w różnych odmianach polimorficznych (kwarc, trydymit, krystobalit) oraz krzemiany i glinokrzemiany stanowią większość skał tworzących skorupę ziemską. Zawartość w wodach podziemnych jest różna, w porównaniu z zawartością w skałach niska, gdyż związki krzemu są słabo rozpuszczalne, choć wystarczająca do uznania krzemu za makroelement.

WŁaściwości:

• Jest mało aktywny chemicznie
• Po ogrzaniu reaguje z tlenem
• Z wiloam metalami i niemetalami tworzy krzemki
• Nie ulega działalniu kwasów, wyjątkiem jest mieszaniana kwasu azotowego (v) i fulorowego (tworzy się wtedy kwas fluorokrzemowy)
• Odgrywa istotną rolę między innymi w tworzeniu i funkcjonowaniu tkanki łącznej, badania potwierdziły, że pierwiastek ten wpływa na rozwój kości
• Krzem wykazuje właściwości wiązania metali ciężkich w nierozpuszczalne kompleksy
• Prawidłowy poziom tego pierwiastka w organizmie pomaga zachować jego równowagę i wspomaga wchłanianie innych pierwiastków niezbędnych do jego prawidłowego funkcjonowania

REAKCJE:

KrzemionkaProdukcja cementu, szkła, waty szklanej do izolacji

Krzem Produkcja diod, triod, tranzystorów, baterii słonecznych

ZASTOSOWANIE

Glinokrzemiany wyroby garncarskie, porcelana, kamionka

--pierwiastek znajdujący się w grupie 14 i 4 okresie, metal z bloku p. Liczba atomowa to 32, a masa atomowa 72,63u. Wystęuje na II i IV stopniu utlenienia. Konfiguracja elektronowa: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p2

German

Występowanie:

German jest pięćdziesiątym w kolejności pod względem występowania w skorupie ziemskiej . Mimo tej względnej rzadkości jest dość szeroko rozdystrybuowany na powierzchni naszej planety (w małych ilościach). Ze względu na swoją wysoką reaktywność nigdy nie występuje w czystej postaci, a jego naturalnymi źródłami są minerały takie jak argyrodyt, germanit czy renieryt. Do celów przemysłowych wykorzystuje się jednak najczęściej osady z procesów hutnictwa cynku.

WŁaściwości:

• German jest twardym, łamliwym półmetalem
• Posiada pewne właściwości metalów, a pod innymi względami przypomina niemetale.
• Tak jak krzem jest półprzewodnikiem i należy do wąskiej grupy pierwiastków, które po zamrożeniu zwiększają swoją objętość
• Podatny jest jedynie na działanie tzw. wody królewskiej oraz skoncentrowanego kwasu siarkowego lub azotowego
• Bardzo aktywnie rozpuszcza się w zasadach: sodowej i potasowej, tworząc związki zwane germanianami
• German tworzy kryształy, których struktura przypomina diament

Germanwykorzystywany jest szeroko w światłowodach, ogniwach słonecznych oraz technologii LED.

German jest również stosowany do produkcji światłowodów i katalizatorów polimeryzacji

ZASTOSOWANIE

W przemyśle militarnym jest z kolei stosowany do produkcji urządzeń noktowizyjnych.

--pierwiastek znajdujący się w grupie 14 i 5 okresie, metal z bloku p. Liczba atomowa to 50, a masa atomowa 118,71u. Wystęuje na II i IV stopniu utlenienia. Konfiguracja elektronowa: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p2

Cyna

Występowanie:

Cyna znajduje się na 49 miejscu najpowszechniej występujących pierwiastków w skorupie ziemskiej i stanowi jej ok. 0,004%. Minerałami zawierającym cynę są m.in. kasyteryt (SnO2) oraz stannin (Cu2FeSnS4). Cyna często występuje w połączeniu z ołowiem, siarką i żelazem. Największe złoża cyny zlokalizowane są w Indonezji, Chinach, Tajlandii i Boliwii. Na terenie Polski złoża cyny można spotkać w powiecie lwóweckim (województwo dolnośląskie).

WŁaściwości:

• Jest to miękki,kowalny,biały metal o niebieskawym odcieniu , a także niskich właściwościach mechanicznych
• Cyna występuje w trzech odmianach alotropowych:
• - cyna szara (alfa) jest krystalicznym proszkiem o regularnej sieci i jest trwała w niskich temperaturach (poniżej 13,2 stopnia Celsjusza),

• - cyna srebrzystobiała (beta) krystalizuje w układzie tetragonalnym, jest miękkim materiałem dającym się z łatwością walcować,

• - cyna gamma jest trwała w zakresie temperatur 161-232 stopnia Celsjusza i charakteryzuje się dużą kruchością.
• Charakteryzuje się niską temperaturą topnienia oraz łatwością odlewania Pierwiastek jest odporny na korozję destylowanej wody morskiej i miękkiej wody.

REAKCJE:

Doświadczenia chemiczne:

Zabezpieczanie innych metali przed korozją .Pokrywa się m.in.puszki do przechowywania żywności.

Jest składnikiem stopu drukarskiego do produkcji czcionek.

ZASTOSOWANIE

Zastosowanie w stomatologii,produkcja wypełniaczy.

Używana do lutowania

Ołów

pierwiastek chemiczny o symbolu Pb (z łaciny plumbum) znajdujący się w 14 grupie i 6 okresie.Jego liczbia atomowa wynosi 82 a masa atomowa 207u.Poza tym występuję na II i IV stopniu utlenienia.

Konfiguracja elektronowa: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d10 6p2

WYSTęPOWANIE:

Ołów klasyfikowany jest jako 38 najpowszechniej wstępujący pierwiastek w skorupie ziemskiej (ok. 14ppm). Rzadko występuje w środowisku w postaci metalicznej. Najpopularniejsze są związki ołowiu z siarką. Najczęściej występującym minerałem, który zawiera ołów, jest galena (PbS), pozostałe to boulangeryt (Pb5Sb4S11), anglezyt (PbSO4), cerusyt inaczej biel ołowiana (PbCO3). Ołów często występuje wraz z cyną, miedzią, srebrem i złotem. Największe zasoby ołowiu, które można wydobyć, znajdują się na terenie Australii, Chin i Rosji.

Właściowości:

Jest to ciężki,niebeiskawobiały i bardzo miękki metal.Poza tym jest bardzo lejny,spawalny,zgrzewalny,lutowalny i walcowaty.Bradzo trwały na powietrzu,w twardej wodzie i kwasie siarkowym (dzięki nierozpuszczalnym warstwom tlenku ,węglanu i siarczanu,chroniącym jego powierzchnię),natomiast nietrwały w miękkiej wodzie o dużej zawartości CO2.Ołów pozostawiony na powietrzu ulega procesowi pasywacji – pokrywa się warstwą ochronną, w skład której może wchodzić siarczan ołowiu (II), węglan ołowiu (II), chlorek ołowiu (II). Ołów jest odporny na działanie mocnych kwasów nieorganicznych takich jak kwas azotowy (V), siarkowy (VI), chlorowodorowy, fosforowy. Niższe kwasy organiczne rozpuszczają ołów w obecności tlenu. Ołów ulega natomiast roztworzeniu w stężonych zasadach, tworząc sole ołowiu - ołowiany

ZASTOSOWANIE

DZIĘKUJEMY ZA UWAGĘ