Opće karakteristike elemenata IV skupine, glavne podskupine periodnog sustava D.I.

Metalna svojstva su poboljšana, a nemetalna svojstva smanjena. Na vanjskom sloju nalaze se 4 elektrona.

Kemijska svojstva(na bazi ugljika)

Interakcija s metalima:

4Al + 3C = Al 4 C 3 (idset reakcija na visokoj temperaturi)

Interakcija s nemetalima:

2H2 + C = CH4

Interakcija s vodom:

C + H2O = CO + H2

2Fe 2 O 3 + 3C = 3CO 2 + 4Fe

Interakcija s kiselinama:

3C + 4HNO3 = 3CO2 + 4NO + 2H2O

Ugljik. Karakteristike ugljika na temelju položaja u periodnom sustavu, alotropija ugljika, adsorpcija, rasprostranjenost u prirodi, proizvodnja, svojstva. Najvažniji ugljikovi spojevi

Ugljik (kemijski simbol - C, lat. Carboneum) je kemijski element četrnaeste skupine (prema zastarjeloj klasifikaciji - glavna podskupina četvrte skupine), 2. periode periodnog sustava kemijskih elemenata. serijski broj 6, atomska masa - 12.0107.

Ugljik postoji u raznim alotropima s vrlo različitim fizičkim svojstvima. Raznolikost modifikacija posljedica je sposobnosti ugljika da stvara različite vrste kemijskih veza.

Prirodni ugljik sastoji se od dva stabilna izotopa - 12C (98,93%) i 13C (1,07%) i jednog radioaktivnog izotopa 14C (β-emiter, T½ = 5730 godina), koncentriranog u atmosferi i gornjem dijelu zemljine kore.

Glavne i dobro proučene alotropske modifikacije ugljika su dijamant i grafit. U normalnim uvjetima samo je grafit termodinamički stabilan, dok su dijamant i drugi oblici metastabilni. Tekući ugljik postoji samo pri određenom vanjskom tlaku.

Pri tlaku iznad 60 GPa pretpostavlja se stvaranje vrlo guste modifikacije C III (gustoća 15-20% veća od gustoće dijamanta), koja ima metalnu vodljivost.

Kristalna modifikacija ugljika heksagonalnog sustava s lančanom strukturom molekula naziva se karbin. Poznato je nekoliko oblika karbina koji se razlikuju po broju atoma u jediničnoj ćeliji.

Carbyne je finokristalni crni prah (gustoće 1,9-2 g/cm³) i ima svojstva poluvodiča. Dobiven pod umjetnim uvjetima iz dugih lanaca ugljikovih atoma položenih paralelno jedan s drugim.

Carbyne je linearni polimer ugljika. U molekuli karbina atomi ugljika povezani su u lance naizmjenično trostrukim i jednostrukim vezama (polienska struktura) ili trajno dvostrukim vezama (polikamulenska struktura). Carbyne ima svojstva poluvodiča, a njegova se vodljivost jako povećava kada je izložen svjetlu. Na tom se svojstvu temelji prva praktična primjena – u fotoćelijama.

Reakcijom ugljika sa sumporom nastaje ugljikov disulfid CS2; poznati su i CS i C3S2.

Kod većine metala ugljik stvara karbide, na primjer:

Reakcija ugljika s vodenom parom važna je u industriji:

Kada se zagrijava, ugljik reducira metalne okside u metale. Ovo se svojstvo široko koristi u metalurškoj industriji.

Grafit se koristi u industriji olovaka, ali pomiješan s glinom kako bi se smanjila njegova mekoća. Dijamant je zbog svoje izuzetne tvrdoće neizostavan abrazivni materijal. U farmakologiji i medicini naširoko se koriste razni ugljikovi spojevi - derivati ​​ugljične kiseline i karboksilnih kiselina, različiti heterocikli, polimeri i drugi spojevi. Ugljik igra veliku ulogu u ljudskom životu. Njegove primjene su raznolike kao i sam ovaj mnogostrani element. Konkretno, ugljik je sastavni sastojak čelika (do 2,14% wt.) i lijevanog željeza (više od 2,14% wt.)

Ugljik je dio atmosferskih aerosola, zbog čega se može promijeniti regionalna klima i smanjiti broj sunčanih dana. Ugljik ulazi u okoliš u obliku čađe u ispušnim plinovima vozila, pri izgaranju ugljena u termoelektranama, pri površinskoj eksploataciji ugljena, podzemnoj plinifikaciji, proizvodnji ugljenih koncentrata itd. Koncentracija ugljika iznad izvora izgaranja je 100-400 µg/m³, u velikim gradovima 2,4-15,9 µg/m³, ruralna područja 0,5-0,8 µg/m³. Emisijom plinovitog aerosola iz nuklearnih elektrana u atmosferu ulazi (6-15) · 109 Bq/dan 14SO2.

Visok sadržaj ugljika u atmosferskim aerosolima dovodi do povećanog morbiditeta stanovništva, posebice gornjih dišnih putova i pluća. Profesionalne bolesti su uglavnom antrakoza i prašni bronhitis. U zraku radnog područja, MPC, mg/m³: dijamant 8,0, antracit i koks 6,0, ugljen 10,0, čađa i ugljična prašina 4,0; u atmosferskom zraku maksimalna jednokratna je 0,15, prosječna dnevna 0,05 mg/m³.

Najvažnije veze. Ugljikov (II) monoksid (ugljični monoksid) CO. Pod normalnim uvjetima, to je plin bez boje, mirisa i okusa. Toksičnost se objašnjava činjenicom da se lako spaja s hemoglobinom u krvi.

Ugljikov monoksid (IV) CO2. U normalnim uvjetima to je bezbojni plin blago kiselkastog mirisa i okusa, jedan i pol puta teži od zraka, ne gori i ne podržava gorenje.
Ugljična kiselina H2CO3. Slaba kiselina. Molekule ugljične kiseline postoje samo u otopini.

Fosgen COCl2. Bezbojni plin karakterističnog mirisa, vrelište = 8°C, talište = -118°C. Vrlo otrovno. Slabo topljiv u vodi. Reaktivno. Koristi se u organskim sintezama.

Grupa periodnog sustava kemijskih elemenata je niz atoma u rastućem nuklearnom naboju koji imaju istu elektronsku strukturu. Broj skupine određen je brojem elektrona na vanjskoj ljusci atoma (valentni elektroni) ... Wikipedia

Četvrta perioda periodnog sustava uključuje elemente četvrtog reda (ili četvrte periode) periodnog sustava kemijskih elemenata. Struktura periodnog sustava temelji se na redovima koji ilustriraju ponavljajuće (periodične) ... ... Wikipedia

Prva perioda periodnog sustava uključuje elemente prvog reda (ili prve periode) periodnog sustava kemijskih elemenata. Struktura periodnog sustava temelji se na redovima za ilustraciju ponavljajućih (periodičnih) trendova u... ... Wikipedia

Druga perioda periodnog sustava uključuje elemente drugog reda (ili druge periode) periodnog sustava kemijskih elemenata. Struktura periodnog sustava temelji se na redovima koji ilustriraju ponavljajuće (periodične) trendove u ... Wikipedia

Peta perioda periodnog sustava uključuje elemente petog reda (ili pete periode) periodnog sustava kemijskih elemenata. Struktura periodnog sustava temelji se na redovima za ilustraciju ponavljajućih (periodičnih) trendova u... ... Wikipedia

Treća perioda periodnog sustava uključuje elemente trećeg reda (ili treće periode) periodnog sustava kemijskih elemenata. Struktura periodnog sustava temelji se na redovima koji ilustriraju ponavljajuće (periodične) trendove... Wikipedia

Sedma perioda periodnog sustava uključuje elemente sedmog reda (ili sedme periode) periodnog sustava kemijskih elemenata. Struktura periodnog sustava temelji se na redovima koji ilustriraju ponavljajuće (periodične) trendove... Wikipedia

Šesta perioda periodnog sustava uključuje elemente šestog reda (ili šeste periode) periodnog sustava kemijskih elemenata. Struktura periodnog sustava temelji se na redovima za ilustraciju ponavljajućih (periodičnih) trendova u... ... Wikipedia

Kratki oblik periodnog sustava temelji se na paralelizmu oksidacijskih stanja elemenata glavne i sporedne podskupine: na primjer, maksimalno oksidacijsko stanje vanadija je +5, poput fosfora i arsena, maksimalno oksidacijsko stanje kroma je + 6 ... Wikipedija

Zahtjev za "Grupiranje" preusmjerava se ovdje. O ovoj temi potreban je poseban članak... Wikipedia

Opće karakteristike elemenata IV skupine, glavne podskupine periodnog sustava D. I. Mendeljejeva

Elementi glavne podskupine IV skupine uključuju ugljik, silicij, germanij, kositar i olovo. Metalna svojstva su poboljšana, a nemetalna svojstva smanjena. Na vanjskom sloju nalaze se 4 elektrona.

Kemijska svojstva(na bazi ugljika)

· Interakcija s metalima

4Al+3C = Al 4 C 3 (reakcija se odvija na visokoj temperaturi)

· Interakcija s nemetalima

2H2 +C = CH4

· Interakcija s kisikom

· Interakcija s vodom

C+H2O = CO+H2

· Međudjelovanje s oksidima

2Fe 2 O 3 +3C = 3CO 2 +4Fe

· Interakcija s kiselinama

3C+4HNO3 = 3CO2 +4NO+2H2O

Ugljik. Značajke ugljika na temelju položaja u periodnom sustavu, alotropija ugljika, adsorpcija, rasprostranjenost u prirodi, proizvodnja, svojstva. Najvažniji ugljikovi spojevi

Ugljik (kemijski simbol - C, lat. Carboneum) je kemijski element četrnaeste skupine (prema zastarjeloj klasifikaciji - glavna podskupina četvrte skupine), 2. periode periodnog sustava kemijskih elemenata. serijski broj 6, atomska masa - 12.0107. Ugljik postoji u raznim alotropima s vrlo različitim fizičkim svojstvima. Raznolikost modifikacija posljedica je sposobnosti ugljika da stvara različite vrste kemijskih veza.

Prirodni ugljik sastoji se od dva stabilna izotopa - 12C (98,93%) i 13C (1,07%) i jednog radioaktivnog izotopa 14C (β-emiter, T½ = 5730 godina), koncentriranog u atmosferi i gornjem dijelu zemljine kore.

Glavne i dobro proučene alotropske modifikacije ugljika su dijamant i grafit. U normalnim uvjetima samo je grafit termodinamički stabilan, dok su dijamant i drugi oblici metastabilni. Tekući ugljik postoji samo pri određenom vanjskom tlaku.

Pri tlaku iznad 60 GPa pretpostavlja se stvaranje vrlo guste modifikacije C III (gustoća 15-20% veća od gustoće dijamanta), koja ima metalnu vodljivost.

Kristalna modifikacija ugljika heksagonalnog sustava s lančanom strukturom molekula obično se naziva karbin. Poznato je nekoliko oblika karbina koji se razlikuju po broju atoma u jediničnoj ćeliji.

Carbyne je finokristalni crni prah (gustoće 1,9-2 g/cm³) i ima svojstva poluvodiča. Dobiven pod umjetnim uvjetima iz dugih lanaca ugljikovih atoma položenih paralelno jedan s drugim.

Carbyne je linearni polimer ugljika. U molekuli karbina atomi ugljika povezani su u lance naizmjenično trostrukim i jednostrukim vezama (polienska struktura) ili trajno dvostrukim vezama (polikumulenska struktura). Carbyne ima svojstva poluvodiča, a njegova se vodljivost znatno povećava kada je izložen svjetlu. Na tom se svojstvu temelji prva praktična primjena – u fotoćelijama.

Grafen je dvodimenzionalna alotropska modifikacija ugljika, formirana od sloja ugljikovih atoma debljine jednog atoma, povezanih sp² vezama u heksagonalnu dvodimenzionalnu kristalnu rešetku.

Na uobičajenim temperaturama ugljik je kemijski inertan; spaja se s mnogim elementima i pokazuje jaka redukcijska svojstva. Kemijska aktivnost različitih oblika ugljika opada sljedećim redom: amorfni ugljik, grafit, dijamant na zraku se zapale na temperaturama iznad 300-500 °C, 600-700 °C i 850-1000 °C.

Produkti izgaranja ugljika su CO i CO2 (ugljični monoksid i ugljikov dioksid). Poznati su i nestabilni ugljikov suboksid C3O2 (talište −111 °C, vrelište 7 °C) i neki drugi oksidi (na primjer, C12O9, C5O2, C12O12). Grafit i amorfni ugljik počinju reagirati s vodikom na temperaturi od 1200 °C, s fluorom na 900 °C.

Ugljični dioksid reagira s vodom pri čemu nastaje slaba ugljična kiselina – H2CO3, koja stvara soli – karbonate. Na Zemlji su najrasprostranjeniji karbonati kalcija (mineralni oblici - kreda, mramor, kalcit, vapnenac i dr.) i magnezija (mineralni oblik dolomita).

Grafit s halogenima, alkalijskim metalima itd.
Objavljeno na ref.rf
tvari tvore inkluzijske spojeve. Kada se električno pražnjenje propusti između ugljikovih elektroda u atmosferi dušika, nastaje cijanogen. Pri visokim temperaturama reakcija ugljika sa smjesom H2 i N2 proizvodi cijanovodičnu kiselinu:

Reakcijom ugljika sa sumporom nastaje ugljikov disulfid CS2; poznati su i CS i C3S2. Kod većine metala ugljik stvara karbide, na primjer:

Reakcija ugljika s vodenom parom važna je u industriji:

Kada se zagrijava, ugljik reducira metalne okside u metale. Ovo se svojstvo široko koristi u metalurškoj industriji.

Grafit se koristi u industriji olovaka, ali pomiješan s glinom kako bi se smanjila njegova mekoća. Dijamant je zbog svoje izuzetne tvrdoće neizostavan abrazivni materijal. U farmakologiji i medicini naširoko se koriste razni ugljikovi spojevi - derivati ​​ugljične kiseline i karboksilnih kiselina, različiti heterocikli, polimeri i drugi spojevi. Ugljik igra veliku ulogu u ljudskom životu. Njegove primjene su raznolike kao i sam ovaj višestruki element. Konkretno, ugljik je sastavni sastojak čelika (do 2,14% wt.) i lijevanog željeza (više od 2,14% wt.)

Ugljik je dio atmosferskih aerosola, zbog čega se može promijeniti regionalna klima i smanjiti broj sunčanih dana. Ugljik ulazi u okoliš u obliku čađe u ispušnim plinovima vozila pri izgaranju ugljena u termoelektranama, pri otvorenim rudnicima ugljena, podzemnoj plinifikaciji, proizvodnji ugljenih koncentrata itd.
Objavljeno na ref.rf
Koncentracija ugljika iznad izvora izgaranja je 100-400 µg/m³, u velikim gradovima 2,4-15,9 µg/m³, u ruralnim područjima 0,5 - 0,8 µg/m³. Emisijom plinovitog aerosola iz nuklearnih elektrana u atmosferu ulazi (6-15)·109 Bq/dan 14SO2.

Visok sadržaj ugljika u atmosferskim aerosolima dovodi do povećanog morbiditeta stanovništva, posebice gornjih dišnih putova i pluća. Profesionalne bolesti - uglavnom antrakoza i bronhitis prašine. U zraku radnog područja, MPC, mg/m³: dijamant 8,0, antracit i koks 6,0, ugljen 10,0, čađa i ugljična prašina 4,0; u atmosferskom zraku maksimalna jednokratna je 0,15, prosječna dnevna 0,05 mg/m³.

Najvažnije veze. Ugljikov (II) monoksid (ugljični monoksid) CO. U normalnim uvjetima, to je plin bez boje, mirisa i okusa. Toksičnost se objašnjava činjenicom da se lako spaja s hemoglobinom krvi Ugljični monoksid (IV) CO2. U normalnim uvjetima to je bezbojni plin blago kiselkastog mirisa i okusa, jedan i pol puta teži od zraka, ne gori i ne podržava gorenje. Ugljična kiselina H2CO3. Slaba kiselina. Molekule ugljične kiseline postoje samo u otopini. Fosgen COCl2. Bezbojni plin karakterističnog mirisa, vrelište = 8°C, talište = -118°C. Vrlo otrovno. Slabo topljiv u vodi. Reaktivno. Koristi se u organskim sintezama.

Opće karakteristike elemenata IV skupine, glavne podskupine periodnog sustava D. I. Mendeljejeva - pojam i vrste. Klasifikacija i značajke kategorije "Opće karakteristike elemenata IV. skupine, glavne podskupine periodnog sustava D. I. Mendeljejeva" 2017., 2018.

- francuska gotička skulptura. XIII-XIV stoljeća

U Saint-Denisu su položeni počeci francuske gotičke skulpture. Tri portala zapadnog pročelja slavne crkve ispunjena su skulpturalnim slikama, u kojima se prvi put očituje želja za strogo promišljenim ikonografskim programom, javlja se želja...

- TEMA PREDAVANJA: URBANISTIČKO PLANIRANJE ITALIJE, FRANCUSKE, NJEMAČKE, ENGLESKE U X – XIV STOLJEĆU.

U ranom srednjem vijeku gotovo da i nisu izgrađeni novi gradovi. Stalni ratovi uvjetovali su izgradnju utvrđenih naselja, osobito u graničnim područjima. Središte ranosrednjovjekovne materijalne i duhovne kulture bili su samostani. Gradili su se... .

- Odjeća u gotičkom razdoblju XII-XIV

PROSTORNA RJEŠENJA Generalno rješenje zgrada i kompleksa Ustroj visokoškolske ustanove, u skladu s arhitektonsko-planskom strukturom, obuhvaća sljedeće odjele: opće institutske i fakultetske zavode s kabinetima i laboratorijima; ...

Periodni sustav kemijskih elemenata je klasifikacija kemijskih elemenata koju je stvorio D. I. Mendeljejev na temelju periodičkog zakona koji je otkrio 1869. godine.

D. I. Mendeljejev

Prema suvremenoj formulaciji ovog zakona, u kontinuiranom nizu elemenata poredanih prema rastućem veličinom pozitivnog naboja jezgri njihovih atoma, elementi sa sličnim svojstvima periodički se ponavljaju.

Periodni sustav kemijskih elemenata, prikazan u obliku tablice, sastoji se od razdoblja, serija i skupina.

Na početku svake periode (osim prve) element ima izražena metalna svojstva (alkalijski metal).

Simboli za tablicu boja: 1 - kemijski znak elementa; 2 - ime; 3 - atomska masa (atomska težina); 4 - serijski broj; 5 - raspodjela elektrona po slojevima.

Kako se atomski broj elementa povećava, jednako pozitivnom naboju jezgre njegovog atoma, metalna svojstva postupno slabe, a nemetalna svojstva se povećavaju. Predzadnji element u svakoj periodi je element s izraženim nemetalnim svojstvima (), a posljednji je inertni plin. U razdoblju I nalaze se 2 elementa, u II i III - 8 elemenata, u IV i V - 18, u VI - 32 i u VII (nezavršeno razdoblje) - 17 elemenata.

Prve tri periode nazivaju se male periode, svaka od njih sastoji se od jednog horizontalnog reda; ostatak - u velikim razdobljima, od kojih se svaki (osim VII. razdoblja) sastoji od dva vodoravna reda - parnog (gornjeg) i neparnog (donjeg). Samo se metali nalaze u parnim redovima velikih razdoblja. Svojstva elemenata u tim serijama neznatno se mijenjaju s povećanjem rednog broja. Svojstva elemenata u neparnim redovima velikih perioda se mijenjaju. U razdoblju VI lantan slijedi 14 elemenata vrlo sličnih kemijskih svojstava. Ovi elementi, koji se nazivaju lantanidi, navedeni su zasebno ispod glavne tablice. Aktinidi, elementi koji slijede nakon aktinija, prikazani su na sličan način u tablici.

Tablica ima devet vertikalnih grupa. Broj skupine, uz rijetke iznimke, jednak je najvećoj pozitivnoj valenciji elemenata ove skupine. Svaka skupina, osim nulte i osme, podijeljena je u podskupine. - glavni (nalazi se desno) i sekundarni. U glavnim podskupinama, s povećanjem atomskog broja, jačaju metalna svojstva elemenata, a slabe nemetalna svojstva.

Dakle, kemijska i brojna fizikalna svojstva elemenata određena su mjestom koje određeni element zauzima u periodnom sustavu.

Biogeni elementi, odnosno elementi koji ulaze u sastav organizama i u njemu imaju određenu biološku ulogu, zauzimaju gornji dio periodnog sustava elemenata. Stanice zauzete elementima koji čine glavninu (više od 99%) žive tvari obojene su plavo; stanice zauzete mikroelementima obojene su ružičasto (vidi).

Periodni sustav kemijskih elemenata najveće je dostignuće suvremene prirodne znanosti i živopisan izraz najopćenitijih dijalektičkih zakona prirode.

Vidi također, Atomska težina.

Periodni sustav kemijskih elemenata prirodna je klasifikacija kemijskih elemenata koju je stvorio D. I. Mendeljejev na temelju periodičkog zakona koji je otkrio 1869. godine.

U svojoj izvornoj formulaciji, D.I. Mendeljejevljev periodični zakon kaže: svojstva kemijskih elemenata, kao i oblici i svojstva njihovih spojeva, periodički ovise o atomskim težinama elemenata. Kasnije, s razvojem doktrine strukture atoma, pokazalo se da točnija karakteristika svakog elementa nije atomska težina (vidi), već vrijednost pozitivnog naboja jezgre atoma elementa, jednak rednom (atomskom) broju ovog elementa u periodnom sustavu D. I. Mendeljejeva . Broj pozitivnih naboja na jezgri atoma jednak je broju elektrona koji okružuju jezgru atoma, budući da su atomi kao cjelina električki neutralni. U svjetlu ovih podataka, periodički zakon je formuliran na sljedeći način: svojstva kemijskih elemenata, kao i oblici i svojstva njihovih spojeva, periodički ovise o veličini pozitivnog naboja jezgri njihovih atoma. To znači da će se u kontinuiranom nizu elemenata poredanih po rastućim pozitivnim nabojima jezgri njihovih atoma elementi sa sličnim svojstvima periodički ponavljati.

Tablični oblik periodnog sustava kemijskih elemenata prikazan je u suvremenom obliku. Sastoji se od razdoblja, serija i skupina. Perioda predstavlja uzastopni horizontalni niz elemenata poredanih prema rastućem pozitivnom naboju jezgri njihovih atoma.

Na početku svake periode (osim prve) nalazi se element s izraženim metalnim svojstvima (alkalijski metal). Zatim, kako se serijski broj povećava, metalna svojstva elemenata postupno slabe, a nemetalna svojstva se povećavaju. Predzadnji element u svakoj periodi je element s izraženim nemetalnim svojstvima (halogen), a posljednji je inertni plin. Prvo razdoblje sastoji se od dva elementa, ulogu alkalijskog metala i halogena ovdje istovremeno igra vodik. Razdoblja II i III uključuju po 8 elemenata, koje je Mendeljejev nazvao tipičnim. Razdoblja IV i V sadrže po 18 elemenata, VI-32. VII razdoblje još nije dovršeno i nadopunjuje se umjetno stvorenim elementima; Trenutno postoji 17 elemenata u ovom razdoblju. Razdoblja I, II i III nazivaju se malim, svaki od njih sastoji se od jednog vodoravnog reda, IV-VII su veliki: oni (s izuzetkom VII) uključuju dva vodoravna reda - parni (gornji) i neparni (donji). U parnim redovima velikih perioda nalaze se samo metali, a promjena svojstava elemenata u nizu s lijeva na desno je slabo izražena.

U neparnim nizovima velikih perioda, svojstva elemenata u nizu se mijenjaju na isti način kao svojstva tipičnih elemenata. U parnom redu VI razdoblja, nakon lantana, nalazi se 14 elemenata [zvanih lantanidi (vidi), lantanidi, elementi rijetke zemlje], slični po kemijskim svojstvima lantanu i međusobno. Njihov popis dat je zasebno ispod tablice.

Elementi koji slijede nakon aktinija - aktinidi (actinides) - navedeni su zasebno i navedeni ispod tablice.

U periodnom sustavu kemijskih elemenata okomito je smješteno devet skupina. Broj skupine jednak je najvećoj pozitivnoj valenciji (vidi) elemenata ove skupine. Iznimke su fluor (može biti samo negativno jednovalentan) i brom (ne može biti sedmerovalentan); osim toga, bakar, srebro, zlato mogu pokazivati ​​valenciju veću od +1 (Cu-1 i 2, Ag i Au-1 i 3), a od elemenata VIII skupine samo osmij i rutenij imaju valenciju +8 . Svaka skupina, s izuzetkom osme i nulte, podijeljena je u dvije podskupine: glavnu (nalazi se s desne strane) i sekundarnu. Glavne podskupine uključuju tipične elemente i elemente dugih razdoblja, sekundarne podskupine uključuju samo elemente dugih razdoblja i, štoviše, metale.

Po kemijskim svojstvima elementi svake podskupine dane skupine međusobno se značajno razlikuju, a samo je najveća pozitivna valencija ista za sve elemente dane skupine. U glavnim podskupinama, odozgo prema dolje, pojačavaju se metalna svojstva elemenata, a slabe nemetalna (npr. francij je element s najizraženijim metalnim svojstvima, a fluor je nemetal). Dakle, mjesto elementa u Mendeljejevom periodnom sustavu (redni broj) određuje njegova svojstva, koja su prosjek svojstava susjednih elemenata okomito i vodoravno.

Neke skupine elemenata imaju posebna imena. Tako se elementi glavne podskupine I. skupine nazivaju alkalijski metali, II. skupina - zemnoalkalijski metali, VII. skupina - halogeni, elementi smješteni iza urana - transuranij. Elementi koji ulaze u sastav organizama, sudjeluju u metaboličkim procesima i imaju jasnu biološku ulogu nazivaju se biogeni elementi. Svi oni zauzimaju gornji dio tablice D.I. To su prvenstveno O, C, H, N, Ca, P, K, S, Na, Cl, Mg i Fe, koji čine najveći dio žive tvari (više od 99%). Mjesta koja ti elementi zauzimaju u periodnom sustavu obojena su svijetloplavo. Biogeni elementi, kojih u tijelu ima vrlo malo (od 10 -3 do 10 -14%), nazivaju se mikroelementima (vidi). Žuto obojene stanice periodnog sustava sadrže mikroelemente čija je životna važnost za čovjeka dokazana.

Prema teoriji strukture atoma (vidi Atom), kemijska svojstva elemenata ovise uglavnom o broju elektrona u vanjskoj elektronskoj ljusci. Periodična promjena svojstava elemenata s povećanjem pozitivnog naboja atomskih jezgri objašnjava se periodičkim ponavljanjem strukture vanjske elektronske ljuske (energetske razine) atoma.

U malim periodama, s povećanjem pozitivnog naboja jezgre, broj elektrona u vanjskoj ljusci raste s 1 na 2 u periodi I i s 1 na 8 u periodima II i III. Otuda i promjena svojstava elemenata u razdoblju od alkalnog metala do inertnog plina. Vanjska elektronska ljuska, koja sadrži 8 elektrona, cjelovita je i energetski stabilna (elementi nulte skupine su kemijski inertni).

U dugim razdobljima u parnim redovima, kako se pozitivni naboj jezgri povećava, broj elektrona u vanjskoj ljusci ostaje konstantan (1 ili 2), a druga vanjska ljuska je ispunjena elektronima. Otuda spora promjena svojstava elemenata u parnim redovima. U neparnom nizu velikih perioda, kako naboj jezgre raste, vanjska ljuska se puni elektronima (od 1 do 8) i svojstva elemenata se mijenjaju na isti način kao i kod tipičnih elemenata.

Broj elektronskih ljuski u atomu jednak je broju periode. Atomi elemenata glavnih podskupina imaju broj elektrona u svojim vanjskim ljuskama jednak broju skupine. Atomi elemenata bočnih podskupina sadrže jedan ili dva elektrona u svojim vanjskim ljuskama. To objašnjava razliku u svojstvima elemenata glavne i sekundarne podskupine. Broj grupe označava mogući broj elektrona koji mogu sudjelovati u stvaranju kemijskih (valentnih) veza (vidi Molekula), stoga se takvi elektroni nazivaju valentni. Za elemente bočnih podskupina valentni su ne samo elektroni vanjskih ljuski, već i pretposljednji. Broj i struktura elektronskih ljuski navedeni su u priloženom periodnom sustavu kemijskih elemenata.

Periodični zakon D. I. Mendeljejeva i sustav koji se na njemu temelji imaju iznimno veliki značaj u znanosti i praksi. Periodični zakon i sustav bili su osnova za otkriće novih kemijskih elemenata, precizno određivanje njihovih atomskih težina, razvoj učenja o građi atoma, utvrđivanje geokemijskih zakona rasporeda elemenata u zemljinoj kori i razvoj suvremenih ideja o živoj tvari, čiji su sastav i obrasci povezani s njom u skladu s periodnim sustavom. Biološka aktivnost elemenata i njihov sadržaj u tijelu također su uvelike određeni mjestom koje zauzimaju u Mendeljejevom periodnom sustavu. Dakle, s povećanjem rednog broja u nizu skupina, povećava se toksičnost elemenata i smanjuje njihov sadržaj u tijelu. Periodički zakon je jasan izraz najopćenitijih dijalektičkih zakona razvoja prirode.

Na sl. Slika 15.4 prikazuje položaj pet elemenata IV skupine u periodnom sustavu. Kao i elementi III skupine pripadaju broju p-elemenata. Atomi svih elemenata IV skupine imaju isti tip elektronske konfiguracije vanjske ljuske: . U tablici 15.4 ukazuje na specifičnu elektronsku konfiguraciju atoma i neka svojstva elemenata IV. Ova i druga fizikalna i kemijska svojstva elemenata skupine IV povezana su s njihovom strukturom, naime: ugljik (u obliku dijamanta), silicij i germanij imaju okvirnu kristalnu strukturu sličnu dijamantu (vidi odjeljak 3.2); kositar i olovo imaju metalnu strukturu (kubik s plošom, vidi također odjeljak 3.2).

Riža. 15.4. Položaj elemenata IV skupine u periodnom sustavu.

Kako se krećete niz skupinu, atomski radijus elemenata se povećava, a veze između atoma slabe. Zbog stalno rastuće delokalizacije elektrona vanjskih atomskih ljuski u istom smjeru, dolazi do povećanja električne vodljivosti elemenata IV. Njihova svojstva

Tablica 15.4. Elektroničke konfiguracije i fizikalna svojstva elemenata IV. skupine

postupno prelaze iz nemetala u metal: ugljik je nemetalni element i u obliku dijamanta je izolator (dielektrik); silicij i germanij - poluvodiči; kositar i olovo su metali i dobri vodiči.

Zbog povećanja veličine atoma tijekom prijelaza s elemenata gornjeg dijela skupine na elemente njezinog donjeg dijela, dolazi do dosljednog slabljenja veza između atoma i, sukladno tome, smanjenja taljenja točka i vrelište, kao i tvrdoća elemenata.

Alotropija

Silicij, germanij i olovo postoje svaki u samo jednom strukturnom obliku. Međutim, ugljik i kositar postoje u nekoliko strukturnih oblika. Različiti strukturni oblici jednog elementa nazivaju se alotropi (vidi odjeljak 3.2).

Ugljik ima dva alotropa: dijamant i grafit. Njihova je struktura opisana u odjeljku. 3.2. Alotropija ugljika primjer je monotropije koju karakteriziraju sljedeće značajke: 1) alotropi mogu postojati u određenom rasponu temperatura i tlakova (na primjer, i dijamant i grafit postoje na sobnoj temperaturi i atmosferskom tlaku); 2) ne postoji prijelazna temperatura pri kojoj jedan alotrop prelazi u drugi; 3) jedan alotrop je stabilniji od drugog. Na primjer, grafit je otporniji od dijamanta. Manje stabilni oblici nazivaju se metastabilni. Stoga je dijamant metastabilni alotrop (ili monotrop) ugljika.

Ugljik još uvijek može postojati u drugim oblicima, koji uključuju drveni ugljen, koks i čađu. Svi su oni sirovi oblici ugljika. Ponekad se nazivaju amorfnim oblicima, prije se smatralo da predstavljaju treći alotrop ugljika. Izraz amorfan znači bezobličan. Sada je utvrđeno da "amorfni" ugljik nije ništa više od mikrokristalnog grafita.

Kositar postoji u tri alotropska oblika. Nazivaju se: sivi kositar (a-kositar), bijeli kositar (P-kositar) i rombični kositar (u-kositar). Alotropija tipa koja se nalazi u kositru naziva se enantiotropija. Karakteriziraju ga sljedeće značajke: 1) transformacija jednog alotropa u drugi događa se na određenoj temperaturi, koja se naziva temperatura prijelaza; Na primjer

Vlmaz struktura Struktura metala (poluvodiča) 2) svaki je alotrop stabilan samo u određenom temperaturnom području.

Reaktivnost elemenata IV skupine

Reaktivnost elemenata skupine IV općenito raste kako se pomiče prema dnu skupine, od ugljika do olova. U nizu elektrokemijskih napona samo se kositar i olovo nalaze iznad vodika (vidi odjeljak 10.3). Olovo vrlo sporo reagira s razrijeđenim kiselinama, oslobađajući vodik. Reakcija između kositra i razrijeđenih kiselina odvija se umjerenom brzinom.

Ugljik se oksidira vrućim koncentriranim kiselinama, kao što su koncentrirana dušična kiselina i koncentrirana sumporna kiselina.