Загальна характеристика елементів IV групи, головної підгрупи періодичної системи Д. І

Металеві властивості посилюються, неметалеві – зменшуються. На зовнішньому шарі – 4 електрони.

Хімічні властивості(На основі вуглецю)

Взаємодіють із металами:

4Al + 3C = Al 4 C 3 (реакція йде при високій температурі)

Взаємодіють із неметалами:

2Н 2 + C = CН 4

Взаємодіють із водою:

C + H 2 O = CO + H 2

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

Взаємодіють із кислотами:

3C + 4HNO 3 = 3CO 2 + 4NO + 2H 2 O

Вуглець. Характеристика вуглецю, виходячи з його положення в періодичній системі, алотропія вуглецю, адсорбція, поширення в природі, одержання, властивості. Найважливіші сполуки вуглецю

Вуглець (хімічний символ - C, лат. Carboneum) - Хімічний елемент чотирнадцятої групи (за застарілою класифікацією - головної підгрупи четвертої групи), 2-го періоду періодичної системи хімічних елементів. порядковий номер 6, атомна маса - 12,0107.

Вуглець існує в багатьох алотропних модифікацій з дуже різноманітними фізичними властивостями. Різноманітність модифікацій обумовлено здатністю вуглецю утворювати хімічні зв'язки різного типу.

Природний вуглець складається з двох стабільних ізотопів - 12С (98,93%) і 13С (1,07%) та одного радіоактивного ізотопу 14С (β-випромінювач, Т? = 5730 років), зосередженого в атмосфері і верхній частині земної кори.

Основні та добре вивчені алотропні модифікації вуглецю — алмаз та графіт. За нормальних умов термодинамічно стійкий лише графіт, а алмаз та інші форми метастабільні. Рідкий вуглець існує лише за певному зовнішньому тиску.

При тиску понад 60 ГПа припускають утворення дуже щільної модифікації III (щільність на 15-20% вище щільності алмазу), що має металеву провідність.

Кристалічна модифікація вуглецю гексагональної сингонії з ланцюжковою будовою молекул називається карбін. Відомо кілька форм карбину, що відрізняються числом атомів в елементарному осередку.

Карбін являє собою дрібнокристалічний порошок чорного кольору (щільність 1,9-2 г/см³), має напівпровідникові властивості. Отриманий у штучних умовах із довгих ланцюжків атомів вуглецю, покладених паралельно один одному.

Карбін - лінійний полімер вуглецю. У молекулі карбину атоми вуглецю з'єднані в ланцюжки послідовно або потрійними і одинарними зв'язками (полієнова будова), або завжди подвійними зв'язками (полікумуленова будова). Карбін має напівпровідникові властивості, причому під впливом світла його провідність сильно збільшується. На цій властивості засновано перше практичне застосування у фотоелементах.

При реакції вуглецю з сіркою виходить сірковуглець CS2, відомі також CS і C3S2.

З більшістю металів вуглець утворює карбіди, наприклад:

Важлива в промисловості реакція вуглецю з водяною парою:

Під час нагрівання вуглець відновлює оксиди металів до металів. Ця властивість широко використовується в металургійній промисловості.

Графіт використовується в олівцевій промисловості, але в суміші з глиною для зменшення його м'якості. Алмаз завдяки винятковій твердості незамінний абразивний матеріал. У фармакології та медицині широко використовуються різні сполуки вуглецю — похідні вугільної кислоти та карбонових кислот, різні гетероцикли, полімери та інші сполуки. Вуглець грає величезну роль життя людини. Його застосування настільки ж різноманітні, як саме цей багатоликий елемент. Зокрема вуглець є невід'ємною складовою сталі (до 2,14 % мас.) та чавуну (понад 2,14 % мас.)

Вуглець входить до складу атмосферних аерозолів, внаслідок чого може змінюватися регіональний клімат, зменшуватись кількість сонячних днів. Вуглець надходить у довкілля у вигляді сажі у складі вихлопних газів автотранспорту, при спалюванні вугілля на ТЕС, при відкритих розробках вугілля, підземної його газифікації, одержанні вугільних концентратів та ін. Концентрація вуглецю над джерелами горіння 100-400 мкг/м2, крупними ,4-15,9 мкг/м³, сільськими районами 0,5-0,8 мкг/м³. З газоаерозольними викидами АЕС у повітря надходить (6-15) · 109 Бк/сут 14СО2.

Високий вміст вуглецю в атмосферних аерозолях веде до підвищення захворюваності населення, особливо верхніх дихальних шляхів та легень. Професійні захворювання - в основному антракоз та пиловий бронхіт. У повітрі робочої зони ГДК, мг/м³: алмаз 8,0, антрацит і кокс 6,0, кам'яне вугілля 10,0, технічний вуглець і вуглецевий пил 4,0; в атмосферному повітрі максимальна разова 0,15, середньодобова 0,05 мг/м3.

Найважливіші сполуки. Оксид вуглецю (II) (чадний газ) CO. У звичайних умовах - безбарвний без запаху та смаку дуже отруйний газ. Отруйність пояснюється тим, що легко з'єднується з гемоглобіном крові.

Оксид вуглецю (IV) CO2. За звичайних умов - безбарвний газ зі злегка кислуватим запахом і смаком, у півтора рази важчий за повітря, не горить і не підтримує горіння.
Вугільна кислота H2CO3. Слабка кислота. Молекули вугільної кислоти існують лише у розчині.

Фосген COCl2. Безбарвний газ із характерним запахом, tкіп = 8оС, tпл = -118оС. Дуже отруйний. Мало розчинний у воді. Реакційноздатний. Використовується в органічних синтезах.

Група періодичної системи хімічних елементів послідовність атомів за зростанням заряду ядра, що мають однотипну електронну будову. Номер групи визначається кількістю електронів на зовнішній оболонці атома (валентних електронів).

До четвертого періоду періодичної системи належать елементи четвертого рядка (або четвертого періоду) періодичної системи хімічних елементів. Будова періодичної таблиці заснована на рядках для ілюстрації повторюваних (періодичних).

До першого періоду періодичної системи належать елементи першого рядка (або першого періоду) періодичної системи хімічних елементів. Будова періодичної таблиці заснована на рядках для ілюстрації повторюваних (періодичних) трендів у ... Вікіпедія

До другого періоду періодичної системи належать елементи другого рядка (або другого періоду) періодичної системи хімічних елементів. Будова періодичної таблиці заснована на рядках для ілюстрації повторюваних (періодичних) трендів у … Вікіпедія

До п'ятого періоду періодичної системи належать елементи п'ятого рядка (або п'ятого періоду) періодичної системи хімічних елементів. Будова періодичної таблиці заснована на рядках для ілюстрації повторюваних (періодичних) трендів у ... Вікіпедія

До третього періоду періодичної системи належать елементи третього рядка (або третього періоду) періодичної системи хімічних елементів. Будова періодичної таблиці заснована на рядках для ілюстрації трендів, що повторюються (періодичних) … Вікіпедія

До сьомого періоду періодичної системи належать елементи сьомого рядка (або сьомого періоду) періодичної системи хімічних елементів. Будова періодичної таблиці заснована на рядках для ілюстрації трендів, що повторюються (періодичних) … Вікіпедія

До шостого періоду періодичної системи належать елементи шостого рядка (або шостого періоду) періодичної системи хімічних елементів. Будова періодичної таблиці заснована на рядках для ілюстрації повторюваних (періодичних) трендів у ... Вікіпедія

Коротка форма таблиці Менделєєва заснована на паралелізмі ступенів окислення елементів головних та побічних підгруп: наприклад, максимальний ступінь окислення ванадію дорівнює +5, як у фосфору та миш'яку, максимальний ступінь окислення хрому дорівнює +6… Вікіпедія

Сюди перенаправляється запит «Угруповання». На цю тему потрібна окрема стаття.

Загальна характеристика елементів IV групи, головної підгрупи періодичної системи Д. І. Менделєєва

До елементів головної підгрупи IV групи відносяться вуглець, кремній, германій, олово, свинець. Металеві властивості посилюються, неметалеві – зменшуються. На зовнішньому шарі – 4 електрони.

Хімічні властивості(На базі вуглецю)

· Взаємодіють з металами

4Al+3C = Al 4 C 3 (реакція йде за високої температури)

· Взаємодіють з неметалами

2Н 2 +C = CН 4

· Взаємодіють з киснем

· Взаємодіють з водою

C+H 2 O = CO+H 2

· Взаємодіють з оксидами

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

· Взаємодіють із кислотами

3C+4HNO 3 = 3CO 2 +4NO+2H 2 O

Вуглець. Характеристика вуглецю, виходячи з його положення в періодичній системі, алотропія вуглецю, адсорбція, поширення в природі, одержання, властивості. Найважливіші з'єднання вуглецю

Вуглерод (хімічний символ – C, лат. Carboneum) – хімічний елемент чотирнадцятої групи (за застарілою класифікацією – головною підгрупою четвертої групи), 2-го періоду періодичної системи хімічних елементів. порядковий номер 6, атомна маса – 12,0107. Вуглець існує в багатьох алотропних модифікацій з дуже різноманітними фізичними властивостями. Різноманітність модифікацій обумовлено здатністю вуглецю утворювати хімічні зв'язки різного типу.

Природний вуглець складається з двох стабільних ізотопів - 12С (98,93%) та 13С (1,07%) та одного радіоактивного ізотопу 14С (β-випромінювач, Т½= 5730 років), зосередженого в атмосфері та верхній частині земної кори.

Основні та добре вивчені алотропні модифікації вуглецю - алмаз та графіт. За нормальних умов термодинамічно стійкий лише графіт, а алмаз та інші форми метастабільні. Рідкий вуглець існує тільки при певному зовнішньому тиску.

При тиску понад 60 ГПа припускають утворення дуже щільної модифікації III (щільність на 15-20% вище щільності алмазу), що має металеву провідність.

Кристалічна модифікація вуглецю гексагональної сингонії з ланцюжковою будовою молекул прийнято називати карбіном. Відомо кілька форм карбину, що відрізняються числом атомів в елементарному осередку.

Карбін являє собою дрібнокристалічний порошок чорного кольору (щільність 1,9-2 г/см³), має напівпровідникові властивості. Отриманий у штучних умовах із довгих ланцюжків атомів вуглецю, покладених паралельно один одному.

Карбін - лінійний полімер вуглецю. У молекулі карбину атоми вуглецю з'єднані в ланцюжки по черзі або потрійними та одинарними зв'язками (полієнова будова), або постійно подвійними зв'язками (полікумуленова будова). Карбін має напівпровідникові властивості, причому під впливом світла його провідність сильно збільшується. На цій властивості засновано перше практичне застосування – у фотоелементах.

Графен (англ. graphene) - двомірна алотропна модифікація вуглецю, утворена шаром атомів вуглецю товщиною в один атом, з'єднаних за допомогою sp² зв'язків у гексагональну двовимірну кристалічну решітку.

При звичайних температурах вуглець хімічно ин ертен, при досить високих температурах з'єднується з багатьма елементами, виявляє сильні відновлювальні властивості. Хімічна активність різних форм вуглецю зменшується в ряду: аморфний вуглець, графіт, алмаз, на повітрі вони спалахують при температурах відповідно вище 300-500 °C, 600-700 °C і 850-1000 °C.

Продуктами горіння вуглецю є CO і CO2 (монооксид вуглецю та діоксид вуглецю відповідно). Відомий також нестійкий недооксид вуглецю С3О2 (температура плавлення -111 ° C, температура кипіння 7 ° C) та деякі інші оксиди (наприклад C12O9, C5O2, C12O12). Графіт і аморфний вуглець починають реагувати з воднем за нормальної температури 1200 °C, з фтором при 900 °C.

Вуглекислий газ реагує з водою, утворюючи слабку вугільну кислоту – H2CO3, яка утворює солі – карбонати. На Землі найбільш поширені карбонати кальцію (мінеральні форми - крейда, мармур, кальцит, вапняк та ін) і магнію (мінеральна форма доломіт).

Графіт з галогенами, лужними металами та ін.
Розміщено на реф.
речовинами утворює з'єднання включення. При пропущенні електричного розряду між вугільними електродами в атмосфері азоту утворюється ціан. При високих температурах взаємодією вуглецю із сумішшю Н2 та N2 отримують синильну кислоту:

При реакції вуглецю з сіркою виходить сірковуглець CS2, відомі також CS і C3S2. З більшістю металів вуглець утворює карбіди, наприклад:

Важлива в промисловості реакція вуглецю з водяною парою:

Під час нагрівання вуглець відновлює оксиди металів до металів. Ця властивість широко використовується в металургійній промисловості.

Графіт використовується в олівцевій промисловості, але в суміші з глиною для зменшення його м'якості. Алмаз завдяки винятковій твердості незамінний абразивний матеріал. У фармакології та медицині широко використовуються різні з'єднання вуглецю - похідні вугільної кислоти та карбонових кислот, різні гетероцикли, полімери та інші з'єднання. Вуглець грає величезну роль життя людини. Його застосування настільки ж різноманітні, як сам цей багатоликий елемент. Зокрема вуглець є невід'ємною складовою сталі (до 2,14 % мас.) та чавуну (понад 2,14 % мас.)

Вуглець входить до складу атмосферних аерозолів, завдяки чому може змінюватися регіональний клімат, зменшуватись кількість сонячних днів. Вуглець надходить у навколишнє середовище у вигляді сажі у складі вихлопних газів автотранспорту, при спалюванні вугілля на ТЕС, при відкритих виробленнях вугілля, підземної його газифікації, отриманні вугільних концентратів та ін.
Розміщено на реф.
Концентрація вуглецю над джерелами горіння 100-400 мкг/м3, великими містами 2,4-15,9 мкг/м3, сільськими районами 0,5 - 0,8 мкг/м3. З газоаерозольними викидами АЕС у повітря надходить (6-15)·109 Бк/сут 14СО2.

Високий вміст вуглецю в атмосферних аерозолях веде до підвищення захворюваності населення, особливо верхніх дихальних шляхів та легень. Професійні захворювання - в основному антракоз та пиловий бронхіт. У повітрі робочої зони ГДК, мг/м³: алмаз 8,0, антрацит і кокс 6,0, кам'яне вугілля 10,0, технічний вуглець і вуглецевий пил 4,0; в атмосферному повітрі максимальна разова 0,15, середньодобова 0,05 мг/м3.

Найважливіші з'єднання. Оксид вуглецю (II) (чадний газ) CO. У звичайних умовах - безбарвний без запаху та смаку дуже отруйний газ. Отруйність пояснюється тим, що легко з'єднується з гемоглобіном крові Оксид вуглецю (IV) CO2. За звичайних умов - безбарвний газ зі злегка кислуватим запахом і смаком, у півтора рази важчий за повітря, не горить і не підтримує горіння. Вугільна кислота H2CO3. Слабка кислота. Молекули вугільної кислоти існують лише у розчині. Фосген COCl2. Безбарвний газ з характерним запахом, tкіп = 8оС, tпл = -118оС. Дуже отруйний. Мало розчинний у воді. Реакційноздатний. Використовується в органічних синтезах.

Загальна характеристика елементів IV групи, головної підгрупи періодичної системи Д. І. Менделєєва – поняття та види. Класифікація та особливості категорії "Загальна характеристика елементів IV групи, головної підгрупи періодичної системи Д. І. Менделєєва" 2017, 2018.

– Французька готична скульптура. XIII-XIV ст.

Початки французької готичної скульптури було закладено у Сен-Дені. Три портали західного фасаду знаменитої церкви заповнювали скульптурні зображення, в яких вперше виявилося прагнення суворо продуманої іконографічної програми, виникло бажання... .

- ТЕМА ЛЕКЦІЇ: МІСТОБУДІВНИЦТВО ІТАЛІЇ, ФРАНЦІЇ, НІМЕЧЧИНИ, АНГЛІЇ У X – XIV ст.

Нові міста в період раннього середньовіччя мало будувалися. Постійні війни викликали необхідність споруджувати укріплені поселення, особливо у прикордонних районах. Центром ранньосередньовічної матеріальної та духовної культури були монастирі. Вони будувалися.

- Одяг у готичний період XII-XIV

ОБ'ЄМНО-ПЛАНУВАЛЬНІ РІШЕННЯ Загальне рішення будівель та комплексів До складу вищого навчального закладу відповідно до їх архітектурно-планувальної структури входять такі підрозділи: загальноінститутські та факультетські кафедри з кабінетами та лабораторіями; ...

Періодична система хімічних елементів – це класифікація хімічних елементів, створена Д. І. Менделєєвим на основі відкритого ним у 1869 р. періодичного закону.

Д. І. Менделєєв

Згідно з сучасним формулюванням цього закону, у безперервному ряду елементів, розташованих у порядку зростання величини позитивного заряду ядер їх атомів, періодично повторюються елементи зі подібними властивостями.

Періодична система хімічних елементів, подана у вигляді таблиці, складається з періодів, рядів та груп.

На початку кожного періоду (за винятком першого) знаходиться елемент яскраво вираженими металевими властивостями (лужний метал).

Умовні позначення кольорової таблиці: 1 - хімічний знак елемента; 2 – назва; 3 - атомна маса (атомна вага); 4 – порядковий номер; 5 – розподіл електронів по шарах.

У міру зростання порядкового номера елемента, що дорівнює величині позитивного заряду ядра його атома, поступово слабшають металеві та наростають неметалеві властивості. Передостаннім елементом у кожному періоді є елемент із яскраво вираженими неметалевими властивостями (), а останнім - інертний газ. У I періоді знаходяться 2 елементи, у II та III – по 8 елементів, у IV та V – по 18, у VI – 32 та у VII (не завершеному періоді) – 17 елементів.

Перші три періоди називають малими періодами, кожен із них складається з одного горизонтального ряду; інші - великими періодами, кожен із яких (виключаючи VII період) і двох горизонтальних рядів - парного (верхнього) і непарного (нижнього). У парних лавах великих періодів знаходяться лише метали. Властивості елементів у цих рядах із зростанням порядкового номера змінюються слабко. Властивості елементів у непарних лавах великих періодів змінюються. У VI періоді за лантаном слідують 14 елементів, дуже подібних за хімічними властивостями. Ці елементи, які називають лантаноїдами, наведені окремо під основною таблицею. Аналогічно представлені в таблиці та актиноїди - елементи, що йдуть за актинієм.

У таблиці є дев'ять вертикальних груп. Номер групи, за рідкісними винятками, дорівнює вищої позитивної валентності елементів цієї групи. Кожна група, виключаючи нульову та восьму, поділяється на підгрупи. - головну (розташована правіше) та побічну. У основних підгрупах зі збільшенням порядкового номера посилюються металеві та слабшають неметалеві властивості елементів.

Таким чином, хімічні та ряд фізичних властивостей елементів визначаються місцем, яке займає даний елемент у періодичній системі.

Біогенні елементи, тобто елементи, що входять до складу організмів і виконують у ньому певну біологічну роль, займають верхню частину Менделєєвої таблиці. У блакитний колір пофарбовані клітини, які займають елементи, що становлять основну масу (понад 99%) живої речовини, в рожевий колір - клітини, які займають мікроелементи (див.).

Періодична система хімічних елементів є найбільшим досягненням сучасного природознавства та яскравим виразом найбільш загальних діалектичних законів природи.

також , Атомна вага.

Періодична система хімічних елементів – природна класифікація хімічних елементів, створена Д. І. Менделєєвим на основі відкритого ним у 1869 р. періодичного закону.

У початковому формулюванні періодичний закон Д. І. Менделєєва стверджував: властивості хімічних елементів, і навіть форми та властивості їх сполук перебувають у періодичної залежність від величини атомних ваг елементів. Надалі з розвитком вчення про будову атома було показано, що точнішою характеристикою кожного елемента є не атомна вага (див.), а величина позитивного заряду ядра атома елемента, що дорівнює порядковому (атомному) номеру цього елемента в періодичній системі Д. І. Менделєєва . Число позитивних зарядів ядра атома дорівнює числу електронів, що оточують ядро ​​атома, оскільки атоми в цілому електронейтральні. У світлі цих даних періодичний закон формулюється так: властивості хімічних елементів, а також форми та властивості їх сполук перебувають у періодичній залежності від величини позитивного заряду ядер їх атомів. Це означає, що у безперервному ряду елементів, розташованих у порядку зростання позитивних зарядів ядер їх атомів, періодично повторюватимуться елементи зі схожими властивостями.

Таблична форма періодичної системи хімічних елементів представлена ​​у її сучасному вигляді. Вона складається з періодів, рядів та груп. Період є послідовним горизонтальним рядом елементів, розташованих у порядку зростання позитивного заряду ядер їх атомів.

На початку кожного періоду (за винятком першого) знаходиться елемент з яскраво вираженими металевими властивостями (лужний метал). Потім у міру збільшення порядкового номера поступово слабшають металеві та наростають неметалеві властивості елементів. Передостаннім елементом у кожному періоді є елемент із яскраво вираженими неметалевими властивостями (галоген), а останнім – інертний газ. I період складається з двох елементів, роль лужного металу та галогену тут одночасно виконує водень. II та III періоди включають по 8 елементів, названих Менделєєвим типовими. IV та V періоди нараховують по 18 елементів, VI-32. VII період ще завершено і поповнюється штучно створюваними елементами; Нині у цьому періоді налічується 17 елементів. I, II і III періоди називають малими, кожен із новачків складається з одного горизонтального ряду, IV-VII- великими: вони (крім VII) включають два горизонтальних ряду - парний (верхній) і непарний (нижній). У парних рядах великих періодів знаходяться лише метали, і зміна властивостей елементів у рядку зліва направо виражена слабо.

У непарних рядах великих періодів властивості елементів у ряду змінюються так само, як властивості типових елементів. У парному ряду VI періоду після лантану слідує 14 елементів [званих лантанідами (див.), лантаноїдами, рідкісноземельними елементами], подібних за хімічними властивостями з лантаном і між собою. Перелік їх наводиться окремо під таблицею.

Окремо виписані та наведені під таблицею елементи, що йдуть за актинієм-актиніди (актиноїди).

У періодичній системі хімічних елементів за вертикалями розташовано дев'ять груп. Номер групи дорівнює вищій позитивній валентності елементів цієї групи. Виняток становлять фтор (буває лише негативно одновалентним) та бром (не буває семивалентним); крім того, мідь, срібло, золото можуть виявляти валентність більше +1 (Cu-1 і 2, Ag і Au-1 і 3), а з елементів VIII групи валентністю +8 мають тільки осмій та рутеній. Кожна група, за винятком восьмої та нульової, ділиться на дві підгрупи: головну (розташована правіше) та побічну. До основних підгруп входять типові елементи та елементи великих періодів, у побічні - лише елементи великих періодів і до того ж метали.

За хімічними властивостями елементи кожної підгрупи цієї групи значно відрізняються один від одного і лише вища позитивна валентність однакова всім елементів цієї групи. У головних підгрупах зверху вниз посилюються металеві властивості елементів і слабшають неметалеві (так, францій є елементом найбільш яскраво вираженими металевими властивостями, а фтор - неметалевими). Таким чином, місце елемента в періодичній системі Менделєєва (порядковий номер) визначає його властивості, які є середньою з властивостей сусідніх елементів по вертикалі та горизонталі.

Деякі групи елементів мають особливі назви. Так, елементи головних підгруп I групи називають лужними металами, II групи - лужноземельними металами, VII групи - галогенами, елементи, розташовані за ураном - трансурановими. Елементи, які входять до складу організмів, беруть участь у процесах обміну речовин і мають явно виражену біологічну роль, називають біогенними елементами. Усі вони займають верхню частину таблиці Д. І. Менделєєва. Це насамперед Про, З, М, N, Са, Р, До, S, Na, Cl, Mg і Fe, що становлять основну масу живої речовини (понад 99%). Місця, які займають ці елементи в періодичній системі, пофарбовані в світло-блакитний колір. Біогенні елементи, яких дуже мало (від 10 -3 до 10 -14 %), називають мікроелементами (див.). У клітинах періодичної системи, забарвлених у жовтий колір, вміщено мікроелементи, життєво важливе значення яких для людини доведено.

Згідно з теорією будови атомів (див. Атом) хімічні властивості елементів залежать в основному від числа електронів на зовнішній електронній оболонці. p align="justify"> Періодична зміна властивостей елементів зі збільшенням позитивного заряду атомних ядер пояснюється періодичним повторенням будови зовнішньої електронної оболонки (енергетичного рівня) атомів.

У малих періодах із збільшенням позитивного заряду ядра зростає кількість електронів на зовнішній оболонці від 1 до 2 у I періоді та від 1 до 8 у II та III періодах. Звідси зміна властивостей елементів у період від лужного металу до інертного газу. Зовнішня електронна оболонка, що містить 8 електронів, є завершеною та енергетично стійкою (елементи нульової групи хімічно інертні).

У великих періодах парних рядах зі зростанням позитивного заряду ядер число електронів на зовнішній оболонці залишається постійним (1 або 2) і йде заповнення електронами другої зовні оболонки. Звідси повільне зміна властивостей елементів парних рядах. У непарних рядах великих періодів зі збільшенням заряду ядер йде заповнення електронами зовнішньої оболонки (від 1 до 8) та властивості елементів змінюються так, як і у типових елементів.

Число електронних оболонок в атомі дорівнює номеру періоду. Атоми елементів головних підгруп мають на зовнішніх оболонках число електронів, що дорівнює номеру групи. Атоми елементів побічних підгруп містять на зовнішніх оболонках один або два електрони. Цим пояснюється різниця у властивостях елементів головної та побічної підгруп. Номер групи вказує можливу кількість електронів, які можуть брати участь у освіті хімічних (валентних) зв'язків (див. Молекула), тому такі електрони називають валентними. У елементів побічних підгруп валентними є як електрони зовнішніх оболонок, а й передостанніх. Число і будова електронних оболонок зазначено в періодичній системі хімічних елементів, що додається.

Періодичний закон Д. І. Менделєєва і заснована на ньому система мають винятково велике значення у науці та практиці. Періодичний закон і система стали основою для відкриття нових хімічних елементів, точного визначення їх атомних ваг, розвитку вчення про будову атомів, встановлення геохімічних законів розподілу елементів у земній корі та розвитку сучасних уявлень про живу речовину, склад якої та пов'язані з нею закономірності із періодичною системою. Біологічна активність елементів та їх вміст в організмі також багато в чому визначаються місцем, яке вони займають у періодичній системі Менделєєва. Так, зі збільшенням порядкового номера у ряді груп зростає токсичність елементів та зменшується їх вміст у організмі. p align="justify"> Періодичний закон є яскравим виразом найбільш загальних діалектичних законів розвитку природи.

На рис. 15.4 показано розташування у періодичній таблиці п'яти елементів IV групи. Подібно до елементів III групи, вони належать, до p-елементів. Атоми всіх елементів IV групи мають електронну однотипну конфігурацію зовнішньої оболонки: . У табл. 15.4 вказано конкретну електронну конфігурацію атомів і деякі властивості елементів IV групи. Ці та інші фізичні та хімічні властивості елементів IV групи пов'язані з їх будовою, а саме: вуглець (у формі алмазу), кремній та германій мають каркасну кристалічну алмазоподібну структуру (див. Розд. 3.2); олово та свинець мають металеву структуру (гранецентровану кубічну, див. також розд. 3.2).

Мал. 15.4. Положення елементів IV групи у періодичній системі.

При переміщенні вниз групою відбувається зростання атомного радіусу елементів і ослаблення зв'язку між атомами. Через послідовно посилюється ділокалізацію електронів зовнішніх атомних оболонок в цьому ж напрямку відбувається і зростання електропровідності елементів IV групи. Їх властивості

Таблиця 15.4. Електронні конфігурації та фізичні властивості елементів IV групи

поступово змінюються від неметалевих до металевих: вуглець - неметалічний елемент та у формі алмазу є ізолятором (діелектриком); кремній та германій - напівпровідники; олово та свинець - метали та хороші провідники.

Через зростання розміру атомів при переході від елементів верхньої частини групи до елементів її нижньої частини відбувається послідовне ослаблення зв'язку між атомами і, відповідно, зменшення температури плавлення і температури кипіння, а також твердості елементів.

Алотропія

Кремній, германій та свинець існують кожен лише в одній структурній формі. Однак вуглець та олово існують у кількох структурних формах. Різні структурні форми одного елемента називаються алотропами (див. Розд. 3.2).

Вуглець має два алотропи: алмаз і графіт. Їхня структура описана в розд. 3.2. Алотропія вуглецю - приклад монотропії, для якої характерні такі особливості: 1) алотропи можуть існувати в певному інтервалі температур та тисків (наприклад, як алмаз, так і графіт існують при кімнатній температурі та атмосферному тиску); 2) немає температури переходу, коли він один алотроп перетворюється на інший; 3) один алотроп стійкіший, ніж інший. Наприклад, графіт має більшу стійкість, ніж алмаз. Менш стійкі форми називаються метастабілізними. Отже, алмаз є метастабільний алотроп (або монотроп) вуглецю.

Вуглець може ще існувати в інших формах, до яких належать деревне вугілля, кокс та газова сажа. Усі вони є неочищеними формами вуглецю. Іноді їх називають аморфними формами, а раніше вважали, що вони є третьою алотропною формою вуглецю. Термін аморфний означає безформний. В даний час встановлено, що "аморфний" вуглець-це не що інше, як мікрокристалічний графіт.

Олово існує у трьох алотропних формах. Вони називаються: сіре олово (а-олово), біле олово (Р-олово) та ромбічне олово (у-олово). Алотропія такого типу, як у олова, називається енантіотропією. Вона характеризується такими особливостями: 1) перетворення одного алотропа на інший відбувається за певної температури, званої температурою переходу; наприклад

Структура влмаза Металева (напівпровідник) структура 2) кожен алотроп стійкий лише певному інтервалі температур.

Реакційна здатність елементів IV групи

Реакційна здатність елементів IV групи загалом зростає при переміщенні до нижньої частини групи від вуглецю до свинцю. В електрохімічному ряду напруги тільки олово і свинець розташовані вище водню (див. разд. 10.3). Свинець дуже повільно реагує із розведеними кислотами, вивільняючи водень. Реакція між оловом та розведеними кислотами протікає з помірною швидкістю.

Вуглець окислюється орячими концентрованими кислотами, наприклад концентрованою азотною кислотою та концентрованою сірчаною кислотою.