Р – элементы IV группы C Si Ge Sn Pb

Описание презентации по отдельным слайдам:

• 

  1 слайд

• 

  2 слайд

  Р – элементы IV группы
  
  C Si Ge Sn Pb
  

• 

  3 слайд

  Аллотропные состояния углерода
  
  Графит
  Алмаз
  Фуллерены
  Сажа ( аморфные формы )
  

• 

  4 слайд

• 

  5 слайд

  А л м а з
  

• 

  6 слайд

  графит
  

• 

  7 слайд

  Аморфный углерод
  

• 

  8 слайд

  
  Фуллерен С60
  

• 

  9 слайд

  Аллотропные формы углерода
  
  
  
  
  
  
  Фуллерен С60
  

• 

  10 слайд

  Фуллерен С70
  

• 

  11 слайд

  Фуллерен С 540
  

• 

  12 слайд

  
  Углеродная нанотрубка
  

• 

  13 слайд

  Электронные конфигурации,
  основные степени окисления
  
  
  C Si Ge Sn Pb
  -4 +2 +4 -4 +2 +4 +2 +4 +2 +4 +2 +4
  
  Общая тенденция для р – элементов :
  
  Устойчивость соединений с высшими степенями окисления уменьшается сверху вниз по группе
  ns2 np2
  

• 

  14 слайд

  Обзор свойств р – элементов IV группы
  
  Реакционная способность элементов возрастает сверху вниз по группе
  
  Все элементы ( кроме С )
  реагируют со щелочами
  
  С и Si образуют соединения с
  ковалентным характером связи
  
  

• 

  15 слайд

  Обзор свойств р–элементов IV группы
  
  Sn, Pb – соединения с вкладом
  ионного характера связи
  
  С обладает наибольшей способностью
  к образованию связей С – С :
  Есв.С - С = 348 кДж/м
  Есв.Si - Si = 226 кДж/м
  

• 

  16 слайд

  Устойчивость соединений со связями
  С – С и Si - Si
  Соединения со связями С - С
  более устойчивые, чем со связями Si - Si
  
  Факторы, определяющие различие в свойствах :
  
  Есв.С - С = 348 кДж/м Есв.Si - Si = 226 кДж/м
  
  Есв.С - О = 360 кДж/м ЕсвSi - О = 464 кДж/м
  
  Следствие :
  Соединения со связями Si - Si легко превращаются в соединения Si - O с большим выделением теплоты
  

• 

  17 слайд

  Гибридизация орбиталей атомов углерода
  
  Тип гибридизации зависит
  от кратности связи С – С :
  Одинарные С - С ковалентные связи –
  - sp3 гибридные орбитали
  ( тетраэдрическая структура )
  

• 

  18 слайд

  Гибридизация орбиталей атомов углерода
  
  Двойные С = С связи – sp2 гибридные орбитали
  ( плоский треугольник )
  
  Трёх кратные С ≡ С связи – sp гибридные орбитали ( линейная ориентация )
  

• 

  19 слайд

  Оксиды р - элементов IV группы
  
  Монооксиды :
  CO SiO GeO SnO PbO
  амфотерные
  Устойчивость увеличивается :
  
  Диоксиды :
  Устойчивость увеличивается:
  CO2 SiO2 GeO2 SnO2 PbO2
  кислотные амфотерные
  

• 

  20 слайд

  Оксиды р - элементов IV группы
  
  Смешанные оксиды :
  
  Pb2O3 [ PbO, PbO2 ] Pb2+ (Pb4+O3)
  метаплюмбат свинца(II)
  
  Pb3O4 [ 2PbO PbO2 ] Pb22+ (Pb4+O4)
  ортоплюмбат свинца(II)
  

• 

  21 слайд

  Гидриды р - элементов IV группы
  Углеводороды : СnH2n+2
  Кремневодороды : SinH2n+2
  
  Простейшие гидриды :
  
  CH4 > SiH4 > GeH4 > SnH4 > PbH4
  
  метан силан герман станнан плюмбан
  
  Устойчивость уменьшается:
  

• 

  22 слайд

  Монооксид углерода СО
  
  Способы получения :
  
  Ств. раскал. + СО2(г) 2CO (г)
  
  Равновесие устанавливается быстро
  при повышенных температурах ! ! !
  
  

• 

  23 слайд

  Монооксид углерода СО
  
  Конверсия природного газа :
  
  СН4 + Н2О = « СО + 3Н2 »
  « синтез - газ »
  
  
  Ств. + H2O(г) нагрев. = СО + Н2
  

• 

  24 слайд

  Монооксид углерода СО
  
  
  СО2(г) + Н2(г) = СО(г) + Н2О
  
  Лабораторный способ :
  каталитическое разложение муравьиной кислоты :
  НСООН + Н+ = СО + Н3О+
  
  Н2О + Н+
  
  

• 

  25 слайд

  Свойства монооксида СО
  
  СО - несолеобразующий оксид
  Однако : NaOH + CO ( 10 атм., 1500С ) =
  = HCOONa
  HCOONa – соль муравьиной кислоты HCOOH
  Муравьиная кислота каталитически разлагается :
  НСООН = СО + Н2О
  

• 

  26 слайд

  Свойства монооксида СО
  
  В молекуле С = О трехкратная связь
  Есв.= 265 ккал / моль
  СО сильный восстановитель :
  Fe2O3 + 3CO нагрев. = 2Fe0 + 3CO2
  
  2CO + O2 = 2CO2 ΔH = - 577 кДж / м
  2е
  3е
  2е
  4е
  

• 

  27 слайд

  Свойства СО в качестве лиганда
  
  
  
  СО – слабый σ - донор
  
  ( за счет пары электронов у атома С )
  
  и сильный π - акцептор
  
  π - электроны М в связи М - СО поступают на
  π*- разрыхляющие орбитали лиганда СО
  
  (-) : С ≡ О : (+)
  

• 

  28 слайд

  Свойства СО в качестве лиганда
  
  
  
  В результате связь в С≡О ослабляется, что проявляется снижением колебательных частот ν (СО)
  в ИК спектрах
  от 2300 см-1, для свободной молекулы СО,
  до 1800 - 2000 см-1,
  в спектрах карбонильных комплексов
  
  (-) : С ≡ О : (+)
  

• 

  29 слайд

  Связь 3-х кратная, Есв. = 256 кДж/м, Y( CΞO ) = 2300 cм-1
  АО МО АО
  
  
  
  
  2р
  
  2р
  
  
  С СО О
  π*
  π*
  

• 

  30 слайд

  Y(СΞО) = 2000 см-1 М - СО
  АО МО АО
  
  
  
  
  2р
  
  2р
  
  
  С СО О
  π*
  π*
  карбонильный
  комплекс
  М - СО
  

• 

  31 слайд

  Примеры карбонильных комплексов
  
  [ Cr(CO)6 ] [ (CO)5Mn – Mn(CO)5 ]
  
  [ Fe(CO)5 ] [ (CO)4Co – Co(CO)4 ]
  
  [ Ni(CO)4 ] [ Pt(CO) NH3 CI2 ]
  

• 

  32 слайд

  Диоксид углерода СО2
  
  Структура линейная [ O = C = O ]
  ( sp - гибрид. )
  СО2 - неполярная молекула,
  плохо растворяется в Н2О :
  
  СО2(г) + Н2Ожидк. = Н2СО3 ( раствор )
  
  Н2СО3 – угольная кислота :
  
  К1 = 10-7 К2 = 10-11
  

• 

  33 слайд

  Основные свойства СО32- - иона
  
  0.1М р-р Na2CO3 рН = ?
  
  СО32- + Н2О НСО31- + ОН1-
  
  основание сопряж. к-та ( К2 = 10-11 )
  
  Кb = Kw / K2 = 10-14 / 10-11 = 10-3
  
  
  
  рН = 12
  

• 

  34 слайд

  Карбиды
  
  Солеобразные карбиды :
  ацетилениды :
  М2С2 – ( М - щелочной металл )
  МС2 – ( М - щелочноземельный металл )
  CaC2 + 2H2O = C2H2 + Ca(OH)2
  
  

• 

  35 слайд

  Карбиды
  
  
  Метаниды :
  
  Be2C Al4C3 и др.
  
  Al4C3 + 12H2O = 4Al(OH)3 + 3CH4
  
  

• 

  36 слайд

  Карбиды
  
  
  Ковалентные гидриды :
  
  SiC B4C и другие
  
  Эти соединения обладают высокой твердостью и тугоплавкостью
  

• 

  37 слайд

  Циановодородная кислота HCN Ka =10-9
  
  Получение HCN :
  NH3 + CO = HCN + H2O
  
  
  CH4 + NH3 (12000C, Pt ) = HCN + 3H2
  
  
  6е
  1е
  

• 

  38 слайд

  Циановодородная кислота HCN Ka =10-9
  
  Получение HCN :
  
  2CH4 + 3O2 + 2NH3 ( 8000C, Pt ) =
  
  = 2HCN + 6H2O
  6е
  4е
  

• 

  39 слайд

  Циановодородная кислота HCN Ka =10-9
  
  Получение солей :
  
  NaNH2 + C = NaCN + H2
  
  1е
  2е
  

• 

  40 слайд

  Циановодородная кислота HCN Ka =10-9
  
  Получение солей :
  CaC2 + N2 (11000C) = CaCN2 + 2 NaOH
  
  
  CaCN2 + C + Na2CO3 = CaCO3 + 2NaCN
  6е
  6е
  2е
  2е
  

• 

  41 слайд

  Свойства HCN Ka = 10-9
  
  Таутомерное равновесие
  
  H - C ≡ N H - N = C
  99% 1% циановодородная изоциановодородная к-та
  Изоформа с 3 - х ковалентным атомом С обладает высокотоксичными свойствами ,
  вызывает удушье , паралич дыхания
  

• 

  42 слайд

  Свойства CN1- - иона как основания
  
  
  0.1М раствор KCN рН = ?
  
  CN1- + H2O HCN + OH1-
  основание сопряж. к-та ( Ка = 10-9 )
  
  Kb = Kw / Ka= 10-14 / 10-9 = 10-5
  
  
  
  
  Ответ : рН = 11
  

• 

  43 слайд

  Цианид - ион в качестве лиганда
  
  ( - ) ( + )
  [ : C N : ] 1-
  
  
  СN1- - ион слабый σ – донор
  и сильный π – акцептор
  Схож по свойствам с лигандом С Ξ О
  

• 

  44 слайд

  Связь 3 - х кратная, Есв. = 256 кДж/м, Y( CΞO ) = 2300 cм-1
  АО МО АО
  
  
  
  
  2р
  
  2р
  
  
  С СО О
  π*
  π*
  Молекула СО
  

• 

  45 слайд

  Y(С Ξ О) = 2000 см-1 М - СО
  АО МО АО
  
  
  
  
  2р
  
  2р
  
  
  С СО О
  π*
  π*
  карбонильный
  комплекс
  М - СО
  

• 

  46 слайд

  Цианид – ион CN1- Y(C Ξ N) = 2250 cм-1
  АО МО АО
  
  
  
  
  2р
  
  2р
  
  
  С СN1- N1-
  π*
  π*
  Цианид –
  ион
  CN1-
  

• 

  47 слайд

  Y(С Ξ N) = 2050 cм-1 М - CN
  АО МО АО
  
  
  
  
  2р
  
  2р
  
  
  С СN1- N1-
  π*
  π*
  цианидный
  комплекс
  M - CN
  

• 

  48 слайд

  Примеры цианидных комплексов
  
  [ Ag(CN)3 ] 2- β3 = 1021
  
  [ Au(CN)2 ]1- β2 = 1038
  
  [ Au(CN)4 ]1- β4 = 1056
  
  [ Hg(CN)4 ]2- β4 = 1041
  
  [ Zn(CN)4 ]2- β4 = 1020
  

• 

  49 слайд

  Дициан (CN)2 [ N ≡ C – C ≡ N ]
  
  Получение :
  
  2AgCN нагрев. = 2Ag + (СN)2
  
  
  Hg(CN)2 + HgCI2 = Hg2CI2 + (CN)2
  
  
  1е
  1е
  1е
  2е
  1е
  

• 

  50 слайд

  Дициан (CN)2 [ N ≡ C – C ≡ N ]
  
  Получение :
  
  
  Cu2+ + 2CN1- = CuCN + 0.5(CN)2
  
  
  1е
  1е
  

• 

  51 слайд

  Дициан (CN)2 [ N ≡ C – C ≡ N ]
  
  
  Электродуговой разряд между графитовыми электродами в атмосфере N2 :
  
  2C + N2 = (CN)2
  
  Каталитическое окисление HCN :
  
  2HCN + ( NO2 ) = (CN)2 + H2
  катализатор
  6е
  3е
  1е
  1е
  

• 

  52 слайд

  CN1- - псевдогалогенид - ион
  
  
  Аналогии :
  
  HgJ2 нагрев. = Hg + J2
  
  
  Hg(CN)2 нагрев. = Hg + (CN)2
  
  
  
  
  2е
  2е
  2е
  2е
  

• 

  53 слайд

  CN1- - псевдогалогенид - ион
  
  Аналогии :
  
  
  CI2 + 2NaOH = NaCI + NaCIO + H2O
  
  
  
  (CN)2 + 2NaOH = NaCN + NaCNO + H2O
  
  1е
  1е
  1е
  1е
  

• 

  54 слайд

  CN1- - псевдогалогенид - ион
  
  Аналогии :
  
  
  Cu2+ + 2J1- = CuJ + 0.5J2
  
  Cu2+ + 2CN1- = CuCN + 0.5(CN)2
  1е
  1е
  1е
  1е
  

• 

  55 слайд

  Циановая кислота HCNO Ka = 10-4
  
  Диспропорционирование :
  
  (CN)2 + 2NaOH = NaCN + NaCNO
  
  Ox – Red реакция :
  
  PbO + KCN = Pb + KCNO
  
  1е
  1е
  2е
  2е
  

• 

  56 слайд

  Циановая кислота HCNO Ka = 10-4
  
  Три изомерные формы HCNO :
  
  H – O - C ≡ N циановая
  
  
  H – N = C = O изоциановая
  
  
  H – O - N = C гремучая
  

• 

  57 слайд

  Тиоциановая кислота HCNS Ka = 10-1
  
  изомерные формы :
  
  H - S - C ≡ N
  - тиоциановая
  
  H - N = C = S
  - изотиоциановая
  

• 

  58 слайд

  Тиоциановая кислота HCNS Ka = 10-1
  
  Получение :
  
  KCN + S сплавление = KCNS
  
  
  KCNSтверд. + KHSO4 тверд. = HCNS (г) +
  
  + K2SO4
  
  
  2е
  2е
  

• 

  59 слайд

  Тиоциановая кислота HCNS Ka = 10-1
  
  
  
  HCNS хорошо растворяется в воде
  и походит по свойствам с галогенводородными
  кислотами :
  
  HCI HBr HJ
  
  Тиоцианат - SCN1- - псевдогалогенид - ион
  

• 

  60 слайд

  Родан (CNS)2
  
  аналогия :
  
  2KJ + Br2 = J2 + 2KBr
  
  
  2KCNS + Br2 = (CNS)2 + 2KBr
  диродан
  1е
  2е
  1е
  2е
  

• 

  61 слайд

  Родан (CNS)2
  
  
  Существуют 2 таутомерные формы родана :
  
  
  [ N Ξ C – S – S – C Ξ N ]
  
  
  [ S = C = N – N = C = S ]
  

• 

  62 слайд

  Родан (CNS)2
  
  Родан как окислитель :
  
  
  2KJ + ( CNS)2 = J2 + 2KCNS
  
  
  0.5 (CNS)2 + e = CNS1-
  
  E0 = 0.77 v
  1е
  2е