Хімія підготовка до ЗНО та ДПА
Комплексне видання
ЧАСТИНА І
ЗАГАЛЬНА ХІМІЯ
ХІМІЯ ЕЛЕМЕНТІВ
КАРБОН. СИЛІЦІЙ
Характеристика хімічних елементів
Властивості хімічних елементів
Властивість | Карбон | Силіцій |
Хімічний символ | С | Si |
Порядковий номер | Б | 14 |
Атомна маса | 12,011 | 28,0855 |
Місце в ПС | 2 період; IV група | 3 |
Число електронів на енергетичних рівнях | 2; 2 | 2; 8; 2 |
Радіус атома, нм | 0,077 | 0,117 |
Потенціал іонізації, еВ | 11,26 | 8,15 |
Спорідненість з електроном, еВ | 1,27 | 1,5 |
Відносна електронегативність | 2,5 | 1,74 |
Електронна конфігурація валентного рівня | 2s22р2 | 3s23p2 |
Можливі валентності | II, III, IV | II, IV |
Можливі ступені окиснення | -4, 0, +2, +4 | -4, 0, +2, +4 |
Ізотопний | 12С – 98,892%; 13С – 1,108% | 28Si – 92,21%; 29Si – 4,70%; 30Si – 3,09% |
Вміст у земній корі, мол. % | 0,15% | 20% |
Електронна будова атомів Карбону й Силіцію схематично показана нижче:
У незбудженому стані атоми Карбону й Силіцію двовалентні, тому що на зовнішньому рівні перебуває 2 неспарених електрони:
При збудженні атома відбувається розпаровування електронної пари, яка перебуває на 2в-підрівні. При цьому Карбон і Силіцій проявляють чотиривалентний стан. На наступній схемі зображено електронний перехід при утворенні чотиривалентного стану для атома Карбону; процеси, які відбуваються в електронній оболонці атома Силіцію, аналогічні:
На відміну від елементів, розглянутих раніше (галогени, халькогени та пніктогени), для атомів Карбону й Силіцію нехарактерні електронні переходи за участю вакантного d-підрівня, тому найвища валентність цих атомів дорівнює 4.
Обидва елементи можуть проявляти ступені окиснення -4, +2 та +4.
Поширеність атомів у природі
Карбон є досить розповсюдженим, елементом на Землі. Його масова частка становить близько 0,023% за масою. У земній корі він трапляється у вигляді сполук з Гідрогеном – вуглеводнями, з яких складається нафта (близько 85% Карбону), природний газ (близько 70% Карбону), чорне (близько 90% Карбону) та буре вугілля (близько 70% Карбону) й горючі сланці. Усі ці сполуки необхідні як паливо для різних цілей. Річний видобуток цих природних горючих речовин становить мільйони тонн.
Атоми Карбону входять також до складу багатьох мінералів, таких як вапняк, крейда, мармур, основним компонентом яких є кальцій карбонат (СаСО3); доломіт – CaMg(CО3)2; трона – суміш Na2CО3 та NaHCО3; магнезит – MgCО3; смітсоніт – ZnCО3; церусит – РbСO3; сидерит – FeCO3; родохрозит – МnСO3 та деякі інші. Окрім твердої поверхні землі, Карбон міститься також в атмосфері нашої планети, входячи до складу вуглекислого газу – СO2. Близько 2,3 span style=’font-family:”Times New Roman”,”serif”‘>∙ 1012 тонн або 0,03% (за об’ємом) атмосфери становить вуглекислий газ. У Світовому океані міститься близько 4 ∙ 1013 тонн зв’язаного Карбону у вигляді карбонатів (СO32-) та гідрогенкарбонатів (НСO3-).
Карбон є початком життя на Землі. Починаючи від найпростішого одноклітинного організму й закінчуючи людиною, усе живе на нашій планеті містить величезні кількості Карбону. Він необхідний для життя так само, як цегла для спорудження будинку. Сполуки Карбону з деякими елементами (Гідрогеном Н, Оксисеном О, Нітрогеном N та іншими) вивчає окрема хімічна дисципліна – органічна хімія. Карбон входить до складу білків, жирів, вуглеводів, ДНК та більшості інших біологічно важливих речовин.
Силіцій – другий за поширеністю елемент на Землі. Його вміст у земній корі становить 29,5% за масою. Якщо Карбон є найважливішим елементом для живої матерії, то Силіцій є основним компонентом неживої матерії. Сполуки, до складу яких входить атом Силіцію, становлять 74% від маси Землі.
Найпоширенішим мінералом, до складу якого входить атом Силіцію, є кварц (або кремнезем) SiO2, що зустрічається у вигляді простого піску. З інших мінералів варто виокремити такі: ортоклаз K2Al2Si6O16; каолін Аі2O3 ∙ 2SiO2 ∙ 2Н2O; нефелін NaKO ∙ Аl2O3 ∙ 2SiO2; циркон ZnSiO3; полуцит 3Cs2O ∙ 2Аl2O3 ∙ 9SiO2 ∙ Н2O.
Силіцій у малих кількостях необхідний усім живим організмам. В організмі людини Силіцію найбільше в нігтях та волоссі, а в 1 грамі легеневої тканини міститься 0,65мг Силіцію.
(2 votes, average: 2,50 out of 5)