Запитання до семінару

1. Як пояснити низьку хімічну активність азоту у вільному стані?

2. Як пояснити аномалії деяких фізичних та хімічних властивостей аміаку?

3. Який хімічний характер мають оксиди нітрогену?

4. Поясніть аномальні окисні властивості нітратної (азотної) кислоти?

5. Які продукти утворюються при взаємодії HNO₃ з металами і неметалами?

6. Чим та чому фосфатна кислота помітно відрізняється від азотної?

7. Що треба знати про мінеральні добрива?

8. Порівняйте хімічну активність азоту і фосфору у вільному стані. Який із них більш активний і чому?

9. За допомогою електронних схем атомів поясніть валентні можливості Нітрогену і Фосфору. Наведіть приклади відповідних сполук.

10. Назвіть найбільш поширені у природі сполуки Нітрогену і Фосфору.

11. Скільки аміаку треба розчинити за н.у. в 1 л води, щоб утворився 25%-ний розчин NH₃?

12. Складіть рівняння якісних реакцій, за допомогою яких можна виявити солі: а) сульфат амонію; б) карбонат амонію; в) нітрат амонію.

13. При обробці 0,5 г сплаву золото-мідь азотною кислотою виділилось 100 мл (н.у.) оксиду нітрогену (ІІ). Визначте масову частку золота у сплаві.

14. Які фосфорні добрива застосовують в сільському господарстві? Вкажіть їх формули, наведіть рівняння реакцій добування.

15. Визначте рб’єм (н.у.) газоподібних продуктів, що виділяються в результаті термічного розкладу 9,4 г нітрату купруму (ІІ), а також маси солей, що утворяться при пропусканні цих газів у розчин гідроксиду калію. Які процеси мають місце при пропусканні цих газів у воду?

16. За нагрівання 0,91 г нітрату калію лишилось 0,8 г твердого залишку. Визначте ступінь термічного розкладу солі.

Семінар № 7

Тема: Властивості неметалів ІV групи.

Мета: вивчити властивості сполук карбону. Вивчити властивості силіцію та його сполук.

Література:

1. Петров М.М., Михилев Л.А., Кукушкин. «Неорганическая химия», Л.: Химия, 1983.

2. Хомченко І.Г. «Загальна хімія», К.: Вища школа, 1993.

3. Басов В.П., Родіонов В.М. «Хімія», К.: Каравела, 2004.

Методичні вказівки.

Головну підгруну ІV групи періодичної системи Д.І. Менделєєва складають карбон С, кремній Si, германій Ge, олово Sn і свинець Pb.

У атомів цих елементів на останньому енергетичеому рівні є вільна р- орбіталь, тому що s – електрон останнього енергетичногорівня може переходити на цю орбіталь (збуджений атом). Відповідно до такої електронної будови атомів елементи головної підгрупи ІV групи виявляють у сполуках ступені окислення –4, -2, +4.

Поширення в природі. Масова частка карбону у земній корі становить 0,1 %. Він трапляється у природі у вільному стані (алмаз, графіт).

Властивості карбону. Карбон утворює три алотропні видозміни: алмаз, графіт і карбон.

Алмаз – це безбарвна кристалічна речовина. Його властивості визначаються будовою кристалу. Кристалічна орешітка алмазу побудована так, що кожен атом карбону знаходиться в центрі тетраедра, вершини якого утворюють чотири найближче розташовані атоми. Кожний атом сполучений з чотирьма сусідніми атомами міцними рівноцінними ковалентними зв’язками. Така структура алмазу зумовлює його високу твердість. Алмаз практично не проводить електричний струм.

Графіт – це кристалічна речовина сірого кольору з металевим блиском.

Крім розглянутих вище основних алотропних видозмін, карбон існує ще в кількох формах. Це так звані вуглецеві матеріали. До них належить вугілля (кокс, деревне вугілля), технічний карбон (сажа), скловуглець.

Вугілля – це речовина чорного кольору, що містить карбон у вигляді подрібненого графіту. Вугілля утворюється при термічному розкладанні сполук, що містять карбон. Наприклад, при термічній обробці без доступу повітря природного кам’яного вугілля утворюється кокс – різновид вугілля. Масова частка карбону у коксі становить 96-98%.

Карбон виявляє невисоку хімічну активність: більшість реакцій за його участю відбувається лише при високій температурі.

1. Взаємодія з неметалами. Карбон горить на повітрі. Продук реакції залежить від кількості кисню, при його надлишку утворююється СО₂, при недостатній кількості – СО.

С + О₂ = СО₂; 2С + О₂ = 2СО

Під час нагрівання карбон сполучається з воднем і сіркою:

С + 2Н₂ = СН₄ С + 2S = CS₂

^{метан сірководень}

З галогенів карбон безпосередньо реагує лише з фтором. Реакція з азотом відбувається при високій температурі:

2С + N₂ = (CN)₂

^диціан

З азотом і воднем карбон утворює ціановодень НСN, який називається ціановодневою або синильною кислотою. Цю кислоту можна добувати під час взаємодії оксиду карбону (ІІ) з аміаком: СО + NН₃ = НСN + Н₂О

2. Взаємодія з металами. З металами під час нагрівання карбон утворює карбіди, наприклад карбід алюмінію і кальцію:

4АІ + 3С = АІ₄С₃; Са + 2С = СаС₂

Карбіди – це тверді і тугоплавкі речовини.

Відновна здатність карбону реалізується в реакціях добування деяких металів. Вуглець взаємодіє з оксидами металів, наприклад: С + SnО = Sn + СО.

Такий метод добування металів називається карботермією.

Адсорбція – це концентрування різних речовин на поверхні поділу двох систем (тверда речовина – рідина, тверда речовина – газ, рідина – газ, рідина - рідина). Речовина, що утворює на своїй поверхні частки, називається адсорбентом.

Оксид карбону (ІІ), або монооксид карбону, СО – тбезбарвний газ без запаху. Дуже отруйний. Цим зумовлена його поширена назва –чадний газ. Він виділяється при згоранні різного палива (дров, вугілля, природного газу, бензину) при недостатній кількості кисню.

Оксид карбону (ІV), або діоксид карбону СО₂ – безбарвний газ. При зниженій температурі або підвищеному тиску СО₂ легко переходить у рідкий і твердий стан. Твердий оксид карбону (ІV) називається сухим льодом.

У великих кількостях оксид карбону (ІV) шкідливий для людини і тварин, може викликати ядуху. Цей газ не підтримує горіння.

Як двохосновна кислота Н₂СО₃ утворює два типи солей: середні солі – карбонати і кислі солі –гідрокарбонати.

Карбонати – білі кристалічні речовини. Більшість з них мало розчиненні у воді, лише деякі, наприклад карбонат натрію, калію та амонію, добре розчиняються у воді. Розчини карбонатів мають лужну реакцію.

На відміну від карбонатів усі гідрокарбонати добре розчиняються у воді.

Багато карбонатів мають важливе практичне значення.

Карбонат калію, або поташ, К₂СО₃застосовують у виробництві скла, мила. Карбонат кальцію СаСО₃ є основним компонентом природних матеріалів: вапняку, крейди і мармуру. Ці речовини використовуються уи будівництві. Вапняк вносять у грунт для зниження його кислотності і поліпшення структури.

Силіцій– другий хімічний елемент після кисню за поширеністю на Землі, його масова частка у земній корі становить 27,6 %. Найпоширенішою кремнієвмісною речовиною є оксид кремнію (ІV) (кремнезем) SiO₂. У природі вона трапляється у вигляді мінералу кварцу і багатьох його різновидів (кварцовий пісок, гірський кришталь, кремінь, яшма, агат, опал тощо). Кремнезем – основний компонент будь-якого піску.

Кремній – кристалічна речовина темно – сірого кольору з металічним блиском.

За хімічними властивостями кремній є неметалом, хоча може виявляти окремі і властивості металів.