नियतकालिक सारणीच्या IVA गटाची सामान्य वैशिष्ट्ये. गट IVA चे घटक IIIA, IVA आणि VA गटांच्या घटकांची सामान्य वैशिष्ट्ये

आयव्हीए गटामध्ये सर्वात महत्वाचे घटक आहेत, ज्याशिवाय आपण किंवा आपण ज्या पृथ्वीवर राहतो ते दोन्ही नसतील. हा कार्बन सर्व सेंद्रिय जीवनाचा आधार आहे आणि सिलिकॉन खनिज साम्राज्याचा "सम्राट" आहे.

जर कार्बन आणि सिलिकॉन ठराविक नॉन-मेटल्स असतील आणि कथील आणि शिसे हे धातू असतील, तर जर्मेनियम मध्यवर्ती स्थान व्यापतात. काही पाठ्यपुस्तके हे धातू नसलेले म्हणून वर्गीकृत करतात, तर काही त्याचे वर्गीकरण धातू म्हणून करतात. हे चांदीच्या-पांढऱ्या रंगाचे आहे आणि त्याचे स्वरूप धातूचे आहे, परंतु हिऱ्यासारखी क्रिस्टल जाळी आहे आणि सिलिकॉन सारखी अर्धसंवाहक आहे.

कार्बनपासून लीडपर्यंत (कमी होत असलेल्या नॉन-मेटलिक गुणधर्मांसह):

w नकारात्मक ऑक्सीकरण स्थितीची स्थिरता कमी होते (-4)

w सर्वोच्च सकारात्मक ऑक्सिडेशन स्थितीची स्थिरता कमी होते (+4)

w कमी सकारात्मक ऑक्सिडेशन स्थितीची स्थिरता वाढते (+2)

कार्बन हा सर्व जीवांचा मुख्य घटक आहे. निसर्गात, कार्बन (हिरा, ग्रेफाइट) आणि संयुगे (कार्बन डायऑक्साइड, विविध कार्बोनेट, मिथेन आणि नैसर्गिक वायू आणि तेलातील इतर हायड्रोकार्बन्स) द्वारे तयार केलेले दोन्ही साधे पदार्थ आहेत. कठोर कोळशांमध्ये कार्बनचा वस्तुमान अंश 97% पर्यंत पोहोचतो.
ग्राउंड अवस्थेतील कार्बन अणू विनिमय यंत्रणेद्वारे दोन सहसंयोजक बंध तयार करू शकतो, परंतु सामान्य परिस्थितीत अशी संयुगे तयार होत नाहीत. जेव्हा कार्बन अणू उत्तेजित अवस्थेत प्रवेश करतो तेव्हा ते सर्व चार व्हॅलेन्स इलेक्ट्रॉन वापरतो.
कार्बनमध्ये भरपूर प्रमाणात अॅलोट्रॉपिक बदल होतात (चित्र 16.2 पहा). हे डायमंड, ग्रेफाइट, कार्बाइन आणि विविध फुलरेन्स आहेत.

अजैविक पदार्थांमध्ये, कार्बनची ऑक्सीकरण स्थिती +II आणि +IV असते. कार्बनच्या या ऑक्सिडेशन अवस्थांसह, दोन ऑक्साइड असतात.
कार्बन मोनोऑक्साइड (II) हा रंगहीन, गंधहीन, विषारी वायू आहे. क्षुल्लक नाव कार्बन मोनोऑक्साइड आहे. कार्बन युक्त इंधनाच्या अपूर्ण दहन दरम्यान तयार होते. त्याच्या रेणूच्या इलेक्ट्रॉनिक संरचनेसाठी, पृष्ठ 121 पहा. रासायनिक गुणधर्मांनुसार, CO हा मीठ न बनवणारा ऑक्साईड आहे; जेव्हा गरम केले जाते तेव्हा ते कमी करणारे गुणधर्म प्रदर्शित करते (खूप सक्रिय नसलेल्या धातूंचे अनेक ऑक्साइड धातूमध्ये कमी करते).
कार्बन मोनोऑक्साइड (IV) हा रंगहीन, गंधहीन वायू आहे. क्षुल्लक नाव कार्बन डायऑक्साइड आहे. ऍसिडिक ऑक्साईड. हे पाण्यात (शारीरिकदृष्ट्या) किंचित विरघळते, अंशतः त्याच्याशी प्रतिक्रिया देते, कार्बनिक ऍसिड H2CO3 तयार करते (या पदार्थाचे रेणू केवळ अत्यंत सौम्य जलीय द्रावणात अस्तित्वात असतात).
कार्बोनिक ऍसिड हे अतिशय कमकुवत, डायबॅसिक ऍसिड आहे जे क्षारांच्या दोन मालिका (कार्बोनेट्स आणि बायकार्बोनेट्स) बनवते. बहुतेक कार्बोनेट पाण्यात अघुलनशील असतात. हायड्रोकार्बोनेटपैकी, केवळ अल्कली धातू आणि अमोनियम हायड्रोकार्बोनेट वैयक्तिक पदार्थ म्हणून अस्तित्वात आहेत. कार्बोनेट आयन आणि बायकार्बोनेट आयन दोन्ही मूळ कण आहेत, म्हणून जलीय द्रावणातील कार्बोनेट आणि बायकार्बोनेट दोन्ही आयनमध्ये हायड्रोलिसिस करतात.
कार्बोनेटपैकी सर्वात महत्वाचे म्हणजे सोडियम कार्बोनेट Na2CO3 (सोडा, सोडा राख, वॉशिंग सोडा), सोडियम बायकार्बोनेट NaHCO3 (बेकिंग सोडा, बेकिंग सोडा), पोटॅशियम कार्बोनेट K2CO3 (पोटाश) आणि कॅल्शियम कार्बोनेट CaCO3 (चॉक, संगमरवरी, चुनखडी).
वायूच्या मिश्रणात कार्बन डायऑक्साइडच्या उपस्थितीची गुणात्मक प्रतिक्रिया: चुनाच्या पाण्यातून चाचणी वायू (कॅल्शियम हायड्रॉक्साईडचे संतृप्त द्रावण) पास करताना कॅल्शियम कार्बोनेट अवक्षेपण तयार होणे आणि वायू पुढे जात असताना अवक्षेपाचे विघटन. होत असलेल्या प्रतिक्रिया:

Ca2 + 2OH +CO2 = CaCO3 + H2O;
CaCO3 + CO2 + H2O = Ca2 +2HCO3.

फार्माकोलॉजी आणि औषधांमध्ये, विविध कार्बन संयुगे मोठ्या प्रमाणावर वापरले जातात - कार्बोनिक ऍसिड आणि कार्बोक्झिलिक ऍसिडचे व्युत्पन्न, विविध हेटरोसायकल, पॉलिमर आणि इतर संयुगे. अशा प्रकारे, कार्बोलिन (सक्रिय कार्बन) शरीरातील विविध विषारी द्रव्ये शोषून घेण्यासाठी आणि काढून टाकण्यासाठी वापरली जाते; ग्रेफाइट (मलमांच्या स्वरूपात) - त्वचा रोगांच्या उपचारांसाठी; किरणोत्सर्गी कार्बन समस्थानिक - वैज्ञानिक संशोधनासाठी (रेडिओकार्बन डेटिंग).

कार्बन हा सर्व सेंद्रिय पदार्थांचा आधार आहे. कोणत्याही सजीवामध्ये मोठ्या प्रमाणात कार्बन असतो. कार्बन हा जीवनाचा आधार आहे. सजीवांसाठी कार्बनचा स्त्रोत सामान्यतः वातावरण किंवा पाण्यातून CO 2 असतो. प्रकाशसंश्लेषणाद्वारे, ते जैविक अन्न साखळीत प्रवेश करते ज्यामध्ये सजीव एकमेकांना किंवा एकमेकांचे अवशेष खातात आणि त्याद्वारे त्यांचे स्वतःचे शरीर तयार करण्यासाठी कार्बन प्राप्त करतात. कार्बनचे जैविक चक्र ऑक्सिडेशन आणि वातावरणात परत येण्याद्वारे किंवा कोळसा किंवा तेलाच्या स्वरूपात दफन करून संपते.

कार्बोनेट आयन CO 3 च्या विश्लेषणात्मक प्रतिक्रिया 2-

कार्बोनेट हे अस्थिर, अत्यंत कमकुवत कार्बोनिक ऍसिड H 2 CO 3 चे क्षार आहेत, जे मुक्त अवस्थेत जलीय द्रावणात अस्थिर असते आणि CO 2: H 2 CO 3 - CO 2 + H 2 O च्या प्रकाशाने विघटित होते.

अमोनियम, सोडियम, रुबिडियम आणि सीझियम कार्बोनेट पाण्यात विरघळतात. लिथियम कार्बोनेट पाण्यात किंचित विरघळते. इतर धातूंचे कार्बोनेट पाण्यात थोडे विरघळणारे असतात. हायड्रोकार्बोनेट पाण्यात विरघळतात. जलीय द्रावणातील कार्बोनेट आयन रंगहीन असतात आणि त्यांचे हायड्रोलिसिस होते. अल्कली मेटल बायकार्बोनेट्सचे जलीय द्रावण रंगीत होत नाही जेव्हा त्यात फेनोल्फथालीन द्रावणाचा एक थेंब जोडला जातो, ज्यामुळे कार्बोनेटचे द्रावण बायकार्बोनेट्सच्या द्रावणापासून वेगळे करणे शक्य होते (फार्माकोपीयल चाचणी).

1.बेरियम क्लोराईडसह प्रतिक्रिया.

Ba 2+ + CO3 2 - -> BaCO 3 (पांढरा बारीक-स्फटिक)

कॅल्शियम (CaCO 3) आणि स्ट्रॉन्टियम (SrCO 3) केशनद्वारे समान कार्बोनेट अवक्षेपण तयार केले जातात. अवक्षेपण खनिज ऍसिड आणि ऍसिटिक ऍसिडमध्ये विरघळते. H 2 SO 4 च्या द्रावणात, BaSO 4 चा पांढरा अवक्षेप तयार होतो.

HC1 चे द्रावण अवक्षेपण पूर्णपणे विरघळत नाही तोपर्यंत हळूहळू थेंबाच्या दिशेने जोडले जाते: BaCO3 + 2 HC1 -> BaCl 2 + CO 2 + H 2 O

2. मॅग्नेशियम सल्फेट (फार्माकोपीयल) सह प्रतिक्रिया.

Mg 2+ + COZ 2 - ->MgCO 3 (पांढरा)

हायड्रोकार्बोनेट - HCO 3 आयन - फक्त उकळताना मॅग्नेशियम सल्फेटसह एक अवक्षेपण MgCO 3 तयार करतो: Mg 2+ + 2 HCO3- -> MgCO 3 + CO 2 + H 2 O

MgCO 3 अवक्षेपण ऍसिडमध्ये विरघळते.

3. खनिज ऍसिडसह प्रतिक्रिया (फार्माकोपियल).

CO 3 2- + 2 H 3 O = H 2 CO 3 + 2H 2 O

HCO 3 - + H 3 O + = H 2 CO 3 + 2H 2 O

H 2 CO 3 -- CO 2 + H 2 O

सोडलेले वायू CO 2 हे वायू, वायू फुगे (CO 2) शोधण्यासाठी उपकरणातील बॅरिटोन किंवा चुनाच्या पाण्याच्या गढूळपणाद्वारे शोधले जाते आणि रिसीव्हर टेस्ट ट्यूबमध्ये - द्रावणाची टर्बिडिटी.

4. युरेनिल हेक्सास्यानोफेरेट (II) सह प्रतिक्रिया.

2CO 3 2 - + (UO 2) 2 (तपकिरी) -> 2 UO 2 CO 3 (रंगहीन) + 4 -

uranyl hexacyanoferrate (II) चे तपकिरी द्रावण युरेनिल एसीटेट (CH 3 COO) 2 UO 2 च्या द्रावणात पोटॅशियम हेक्सास्यानोफेरेट (II) च्या द्रावणात मिसळून तयार केले जाते:

2(CH 3 SOO) 2 GO 2 + K 4 -> (UO 2) 2 + 4 CH 3 SOOK

परिणामी द्रावणात Na 2 CO 3 किंवा K 2 CO 3 चे द्रावण ड्रॉपवाईज जोडले जाते आणि जोपर्यंत तपकिरी रंग नाहीसा होत नाही तोपर्यंत ढवळत राहते.

5. कॅल्शियम केशन्स आणि अमोनियासह प्रतिक्रियांद्वारे कार्बोनेट आयन आणि बायकार्बोनेट आयनचा वेगळा शोध.

जर कार्बोनेट - आयन आणि बायकार्बोनेट - आयन एकाच वेळी सोल्युशनमध्ये असतील तर त्यापैकी प्रत्येक स्वतंत्रपणे उघडता येईल.

हे करण्यासाठी, प्रथम विश्लेषण केलेल्या सोल्यूशनमध्ये CaCl 2 द्रावणाचा अतिरिक्त जोडा. या प्रकरणात, CO3 2 CaCO 3 च्या स्वरूपात अवक्षेपित होते:

CO3 2 - + Ca 2+ = CaCO 3

बायकार्बोनेट आयन द्रावणात राहतात, कारण Ca(HCO 3) पाण्यात 2 द्रावण असतात. द्रावणापासून अवक्षेपण वेगळे केले जाते आणि नंतरच्या भागामध्ये अमोनियाचे द्रावण जोडले जाते. HCO 2 - अमोनिया आणि कॅल्शियम केशन्ससह आयनन्स पुन्हा CaCO 3 चा अवक्षेप देतात: HCO 3 - + Ca 2+ + NH 3 -> CaCO3 + NH 4 +

6. कार्बोनेट आयनच्या इतर प्रतिक्रिया.

कार्बोनेट आयन, लोह (III) क्लोराईड FeCl 3 शी प्रतिक्रिया करताना, चांदीच्या नायट्रेटसह तपकिरी अवक्षेपण Fe(OH)CO 3 तयार करतात - चांदीच्या कार्बोनेट Ag 2 CO3 चा पांढरा अवक्षेपण, HbTO3 मध्ये विरघळतो आणि पाण्यात उकळताना विघटित होतो. गडद अवक्षेपण Ag 2 O ISO 2: Ag 2 CO 3 -> Ag 2 O + CO 2

एसीटेट आयन CH 3 COO च्या विश्लेषणात्मक प्रतिक्रिया"

एसीटेट - आयन सीएच 3 सीओओ- - कमकुवत मोनोबॅसिक एसिटिक ऍसिड सीएच 3 सीओओएचचे आयन: जलीय द्रावणात रंगहीन, हायड्रोलिसिस होतो, रेडॉक्स गुणधर्म नसतात; हे बर्‍यापैकी प्रभावी लिगँड आहे आणि अनेक धातूंच्या केशन्ससह स्थिर एसीटेट कॉम्प्लेक्स बनवते. अम्लीय वातावरणात अल्कोहोलवर प्रतिक्रिया देताना ते एस्टर तयार करते.

अमोनियम, अल्कली आणि इतर बहुतेक धातूंचे एसीटेट्स पाण्यात अत्यंत विद्रव्य असतात. चांदीचे CH 3 COOAg आणि पारा (I) चे एसीटेट्स इतर धातूंच्या एसीटेट्सपेक्षा पाण्यात कमी विद्रव्य असतात.

1. लोह (III) क्लोराईड (फार्माकोपीयल) सह प्रतिक्रिया.

pH = 5-8 वर, Fe(III) केशन्ससह एसीटेट आयन विरघळणारा गडद लाल (मजबूत चहाचा रंग) एसीटेट किंवा लोह (III) ऑक्सिटेट तयार करतो.

जलीय द्रावणात ते अंशतः हायड्रोलायझ केलेले असते; खनिज ऍसिडसह द्रावणाचे अम्लीकरण हायड्रोलिसिस दाबते आणि द्रावणाचा लाल रंग नाहीसा होतो.

3 CH3COOH + Fe --> (CH 3 COO) 3 Fe + 3 H +

उकळताना, द्रावणातून बेसिक लोह (III) एसीटेटचा लाल-तपकिरी अवक्षेप होतो:

(CH 3 COO) 3 Fe + 2 H 2 O<- Fe(OH) 2 CH 3 COO + 2 СН 3 СООН

लोह (III) आणि एसीटेट आयनच्या एकाग्रतेच्या गुणोत्तरावर अवलंबून, गाळाची रचना बदलू शकते आणि अनुरूप असू शकते, उदाहरणार्थ, सूत्रांशी: Fe OH (CH 3 COO) 2, Fe 3 (OH) 2 O 3 (CH 3 COO), Fe 3 O (OH)(CH 3 COO) 6 किंवा Fe 3 (OH) 2 (CH 3 COO) 7.

आयर्न CO 3 2 -, SO 3 "-, PO 4 3 -, 4, जे लोह (III), तसेच SCN- anions (Fe 3+ cations सह लाल कॉम्प्लेक्स देतात) द्वारे प्रतिक्रियेला अडथळा येतो. , आयोडाइड - आयन जी, आयोडीन 1 2 मध्ये ऑक्सिडाइझ करते, द्रावणाला पिवळा रंग देते.

2. सल्फ्यूरिक ऍसिडसह प्रतिक्रिया.

तीव्र अम्लीय वातावरणात एसीटेट आयन कमकुवत ऍसिटिक ऍसिडमध्ये रूपांतरित होते, ज्याच्या वाफांना व्हिनेगरचा वैशिष्ट्यपूर्ण गंध असतो:

CH 3 COO- + H +<- СН 3 СООН

प्रतिक्रियेला anions NO 2 \S 2 -, SO 3 2 -, S 2 O 3 2 - द्वारे अडथळा होतो, जे एकाग्र H 2 SO4 वातावरणात वैशिष्ट्यपूर्ण गंधासह वायूजन्य उत्पादने देखील सोडतात.

3. एसिटिक इथाइल इथर (फार्माकोपीयल) च्या निर्मितीची प्रतिक्रिया.

प्रतिक्रिया सल्फ्यूरिक ऍसिड वातावरणात चालते. इथेनॉलसह:

CH 3 COO- + H + -- CH 3 COOH CH 3 COOH + C 2 H 5 OH = CH 3 COOC 2 H 4 + H 2 O

सोडलेले इथाइल एसीटेट त्याच्या वैशिष्ट्यपूर्ण आनंददायी गंधाने ओळखले जाते. चांदीचे लवण ही प्रतिक्रिया उत्प्रेरित करतात, म्हणून ही प्रतिक्रिया पार पाडताना थोड्या प्रमाणात AgNO 3 जोडण्याची शिफारस केली जाते.

त्याचप्रमाणे, अमाइल अल्कोहोल C 5 HcOH बरोबर प्रतिक्रिया देताना, amyl एसीटेट CH 3 SOOC 5 Ni (-pear-) देखील तयार होतो, ज्याला एक सुखद गंध असतो. इथाइल एसीटेटचा वैशिष्ट्यपूर्ण गंध जाणवतो, जो मिश्रण हलक्या हाताने गरम केल्यावर तीव्र होतो. .

टार्ट्रेटच्या विश्लेषणात्मक प्रतिक्रिया - POC आयन - CH(OH) - CH(OH) - CONST. टार्ट्रेट आयन हे कमकुवत डायबॅसिक टार्टेरिक ऍसिडचे आयन आहे:

HO-CH-COOH

HO -CH-COOH

टार्ट्रेट आयन पाण्यात अत्यंत विद्रव्य आहे. जलीय द्रावणात, टार्ट्रेट आयन रंगहीन असतात, हायड्रोलिसिस करतात आणि जटिल निर्मितीसाठी प्रवण असतात, ज्यामुळे अनेक धातूंच्या केशन्ससह स्थिर टार्ट्रेट कॉम्प्लेक्स मिळतात. टार्टेरिक ऍसिड क्षारांच्या दोन मालिका बनवते - मध्यम टार्ट्रेट्स ज्यामध्ये दुप्पट चार्ज केलेले टार्ट्रेट असते - COCH(OH) CH(OH) COO - आयन आणि ऍसिड टार्ट्रेट्स - एकल चार्ज केलेले हायड्रोजन टार्ट्रेट असलेले हायड्रोटाट्रेट्स - HOOOCH(OH) CH(OH) सीओओ - आयन. पोटॅशियम हायड्रोजन टारट्रेट (-टार्टर-) KNS 4 H 4 O 6 पाण्यात व्यावहारिकदृष्ट्या अघुलनशील आहे, ज्याचा उपयोग पोटॅशियम केशन उघडण्यासाठी केला जातो. सरासरी कॅल्शियम मीठ पाण्यात किंचित विरघळते. सरासरी पोटॅशियम मीठ K 2 C 4 H 4 O 6 हे पाण्यात अत्यंत विरघळणारे आहे.

I. पोटॅशियम क्लोराईड (फार्माकोपीयल) सह प्रतिक्रिया.

C 4 H 4 O 6 2 - + K + + N + -> KNS 4 H 4 O 6 1 (पांढरा)

2. अम्लीय वातावरणात (फार्माकोपीयल) रिसॉर्सिनॉलसह प्रतिक्रिया.

टार्ट्रेट्स, जेव्हा रेसोर्सिनॉल मेटा - C 6 H 4 (OH) 2 मध्ये केंद्रित सल्फ्यूरिक ऍसिडसह गरम केले जाते तेव्हा चेरी-लाल प्रतिक्रिया उत्पादने तयार होतात.

14) चांदीच्या अमोनिया कॉम्प्लेक्ससह प्रतिक्रिया. धातूचा चांदीचा काळा अवक्षेपण बाहेर पडतो.

15) लोह (II) सल्फेट आणि हायड्रोजन पेरोक्साइडसह प्रतिक्रिया.

टार्ट्रेट्स असलेल्या द्रावणात FeSO 4 आणि H 2 O 2 चे सौम्य जलीय द्रावण जोडणे. सुरकुतलेल्या रंगासह अस्थिर लोखंडी कॉम्प्लेक्सची निर्मिती होते. NaOH अल्कली द्रावणाने पुढील उपचार केल्याने कॉम्प्लेक्सचा रंग निळा होतो.

ऑक्सलेट आयन C 2 O 4 2- च्या विश्लेषणात्मक प्रतिक्रिया

ऑक्सलेट आयन C 2 O 4 2- हे डायबॅसिक ऑक्सॅलिक ऍसिड H 2 C 2 O 4 चे मध्यम शक्तीचे एक आयन आहे, जे पाण्यात तुलनेने चांगले विरघळते. जलीय द्रावणातील ऑक्सलेट आयन रंगहीन, अंशतः हायड्रोलायझ्ड, एक मजबूत कमी करणारे एजंट, एक प्रभावी लिगँड आहे - ते अनेक धातूंच्या केशन्ससह स्थिर ऑक्सलेट कॉम्प्लेक्स बनवते. अल्कली धातूंचे ऑक्सलेट्स, मॅग्नेशियम आणि अमोनियम पाण्यात विरघळतात, तर इतर धातू पाण्यात किंचित विरघळतात.

1बेरियम क्लोराईड Ba 2+ + C 2 O 4 2- = BaC 2 O 4 (पांढरा) सह प्रतिक्रिया मिनरल ऍसिडमध्ये आणि ऍसिटिक ऍसिडमध्ये (उकळताना) विरघळते. 2. कॅल्शियम क्लोराईड (फार्माकोपीयल) सह प्रतिक्रिया: Ca 2+ + C 2 O 4 2 - = CaC 2 O 4 (पांढरा)

अवक्षेपण खनिज ऍसिडमध्ये विरघळणारे आहे, परंतु ऍसिटिक ऍसिडमध्ये अघुलनशील आहे.

3. चांदी नायट्रेट सह प्रतिक्रिया.

2 Ag + + C 2 O 4 2 - -> Ag2C2O 4 .|.(curdled) विद्राव्यता चाचणी. गाळ 3 भागांमध्ये विभागलेला आहे:

अ). अवक्षेपणासह पहिल्या चाचणी ट्यूबमध्ये, HNO 3 ड्रॉप बाय ड्रॉपचे द्रावण जोपर्यंत अवक्षेपण विरघळत नाही तोपर्यंत ढवळत रहा;

b). एकाग्र अमोनियाचे द्रावण ड्रॉप बाय ड्रॉप टाका आणि अवक्षेपण विरघळत नाही तोपर्यंत अवक्षेपासह दुसऱ्या टेस्ट ट्यूबमध्ये ढवळत रहा; व्ही). तिसर्‍या टेस्ट ट्यूबमध्ये HC1 सोल्यूशनचे 4-5 थेंब गाळासह घाला; सिल्व्हर क्लोराईडचा पांढरा अवक्षेप चाचणी ट्यूबमध्ये राहतो:

Ag 2 C 2 O 4 + 2 HC1 -> 2 AC1 (पांढरा) + H 2 C 2 O 4

4.पोटॅशियम परमॅंगनेटसह प्रतिक्रिया. अम्लीय वातावरणात KMnO 4 सह ऑक्सलेट आयन CO 2 च्या प्रकाशाने ऑक्सिडाइझ केले जातात; मॅंगनीज (VII) ते मॅंगनीज (II) कमी झाल्यामुळे KMpO 4 द्रावणाचा रंग मंदावतो:

5 C 2 O 4 2 - + 2 MnO 4 " + 16 H + -> 10 CO 2 + 2 Mn 2+ + 8 H 2 O

KMnO 4 चे पातळ समाधान. नंतरचे रंग खराब होतात; गॅस फुगे सोडणे - CO 2 - दिसून येते.

38 VA गट घटक

नियतकालिक सारणीच्या VA गटाची सामान्य वैशिष्ट्ये. s x p y फॉर्ममध्ये VA गटाच्या घटकांच्या बाह्य ऊर्जा पातळीचे इलेक्ट्रॉनिक कॉन्फिगरेशन.

आर्सेनिक आणि अँटीमोनीमध्ये भिन्न अॅलोट्रॉपिक बदल आहेत: आण्विक आणि धातूच्या क्रिस्टल जाळीसह. तथापि, cationic फॉर्म (3+, Sb 3+) च्या स्थिरतेच्या तुलनेत, आर्सेनिकचे वर्गीकरण नॉन-मेटल म्हणून केले जाते आणि अँटीमोनीला धातू म्हणून वर्गीकृत केले जाते.

VA गट घटकांसाठी ऑक्सीकरण स्थिती स्थिर आहे

नायट्रोजन ते बिस्मथ पर्यंत (नॉन-मेटलिक गुणधर्म कमी करून):

w नकारात्मक ऑक्सीकरण स्थितीची स्थिरता (-3) कमी होते (m. हायड्रोजन संयुगांचे गुणधर्म)

w सर्वोच्च सकारात्मक ऑक्सिडेशन स्थितीची स्थिरता कमी होते (+5)

w कमी सकारात्मक ऑक्सिडेशन स्थितीची स्थिरता वाढते (+3)

माहित

• नियतकालिक सारणीमध्ये कार्बन आणि सिलिकॉनची स्थिती, निसर्गातील घटना आणि व्यावहारिक अनुप्रयोग;
• अणु संरचना, संयोजकत्व, कार्बन आणि सिलिकॉनची ऑक्सिडेशन अवस्था;
• उत्पादनाच्या पद्धती आणि साध्या पदार्थांचे गुणधर्म - ग्रेफाइट, डायमंड आणि सिलिकॉन; कार्बनचे नवीन अॅलोट्रॉपिक प्रकार;
• मुख्य प्रकारचे कार्बन आणि सिलिकॉन संयुगे;
• जर्मेनियम उपसमूहाच्या घटकांची वैशिष्ट्ये;

करण्यास सक्षम असेल

• कार्बन आणि सिलिकॉन या साध्या पदार्थांच्या निर्मितीसाठी प्रतिक्रिया समीकरणे काढा आणि या पदार्थांचे रासायनिक गुणधर्म दर्शविणारी प्रतिक्रिया;
• कार्बन गटातील घटकांच्या गुणधर्मांची तुलना करा;
• कार्बन आणि सिलिकॉनचे व्यावहारिकदृष्ट्या महत्त्वपूर्ण संयुगे वैशिष्ट्यीकृत करा;
• प्रतिक्रिया समीकरणे वापरून गणना करा ज्यामध्ये कार्बन आणि सिलिकॉनचा समावेश आहे;

स्वतःचे

कार्बन, सिलिकॉन आणि त्यांच्या संयुगे यांचा समावेश असलेल्या प्रतिक्रियांचा अंदाज लावण्याचे कौशल्य.

अणूंची रचना. निसर्गात व्यापकता

नियतकालिक सारणीच्या गट IVA मध्ये सम अणुक्रमांकांसह पाच घटक असतात: कार्बन C, सिलिकॉन Si, जर्मेनियम Ge, tin Sn आणि शिसे Pb (तक्ता 21.1). निसर्गात, समूहातील सर्व घटक स्थिर समस्थानिकांचे मिश्रण आहेत. कार्बनमध्ये दोन आयसोगॉन असतात - *|C (98.9%) आणि *§C (1.1%). याव्यतिरिक्त, निसर्गात किरणोत्सर्गी समस्थानिकेचे ट्रेस आहेत "|С с t t= 5730 वर्षे. पृथ्वीच्या वातावरणातील नायट्रोजन न्यूक्लीसह वैश्विक किरणोत्सर्गातून न्यूट्रॉनच्या टक्कर दरम्यान ते सतत तयार होते:

तक्ता 21.1

गट IVA च्या घटकांची वैशिष्ट्ये

* बायोजेनिक घटक.

कार्बनच्या मुख्य समस्थानिकेला रसायनशास्त्र आणि भौतिकशास्त्रात विशेष महत्त्व आहे, कारण ते अणु द्रव्यमानावर आधारित आहे, म्हणजे { /2 अणूच्या वस्तुमानाचा भाग ‘ICO होय).

सिलिकॉन निसर्गात तीन समस्थानिक आहेत; त्यापैकी, सर्वात सामान्य आहे ^)Si (92.23%). जर्मेनियममध्ये पाच समस्थानिक आहेत (j^Ge - 36.5%). कथील - 10 समस्थानिक. रासायनिक घटकांमधील हा एक विक्रम आहे. सर्वात सामान्य 12 5 gSn (32.59%) आहे. लीडमध्ये चार समस्थानिक असतात: 2 §^Pb (1.4%), 2 §|Pb (24.1%), 2 82?b (22.1%) आणि 2 82?b (52.4%). शिशाचे शेवटचे तीन समस्थानिक हे युरेनियम आणि थोरियमच्या नैसर्गिक किरणोत्सर्गी समस्थानिकांच्या क्षयची अंतिम उत्पादने आहेत आणि म्हणूनच पृथ्वीच्या कवचातील त्यांची सामग्री संपूर्ण पृथ्वीच्या अस्तित्वात वाढली आहे.

पृथ्वीच्या कवचातील विपुलतेच्या बाबतीत, कार्बन हे शीर्ष दहा रासायनिक घटकांपैकी एक आहे. हे ग्रेफाइट, कोळशाच्या अनेक प्रकारात, तेलाचा भाग म्हणून, नैसर्गिक ज्वलनशील वायू, चुनखडीची रचना (CaCO e), डोलोमाइट (CaC0 3 -MgC0 3) आणि इतर कार्बोनेटच्या स्वरूपात आढळते. नैसर्गिक हिरा, उपलब्ध कार्बनचा एक नगण्य भाग असला तरी, एक सुंदर आणि कठीण खनिज म्हणून अत्यंत मौल्यवान आहे. परंतु, अर्थातच, कार्बनचे सर्वोच्च मूल्य या वस्तुस्थितीत आहे की ते सर्व सजीवांचे शरीर तयार करणार्‍या जैविक पदार्थांचा संरचनात्मक आधार आहे. जीवसृष्टीच्या अस्तित्वासाठी आवश्यक असलेल्या अनेक रासायनिक घटकांपैकी कार्बन हा योग्यरित्या पहिला मानला जातो.

सिलिकॉन हा पृथ्वीच्या कवचातील दुसरा सर्वात मुबलक घटक आहे. वाळू, चिकणमाती आणि तुम्हाला दिसणारे अनेक खडक सिलिकॉन खनिजांनी बनलेले आहेत. सिलिकॉन ऑक्साईडच्या क्रिस्टलीय प्रकारांचा अपवाद वगळता, त्याची सर्व नैसर्गिक संयुगे सिलिकेट, म्हणजे विविध सिलिकिक ऍसिडचे क्षार. हे ऍसिड स्वतः वैयक्तिक पदार्थ म्हणून प्राप्त केले गेले नाहीत. ऑर्थोसिलिकेट्समध्ये SiOj~ आयन असतात, मेटासिलिकेटमध्ये पॉलिमर चेन (Si0 3 ") w असतात. बहुतेक सिलिकेट सिलिकॉन आणि ऑक्सिजन अणूंच्या फ्रेमवर्कवर बांधलेले असतात, ज्यामध्ये कोणत्याही धातूचे अणू आणि काही नॉन-मेटल्स (फ्लोरिन) असू शकतात. -ज्ञात सिलिकॉन खनिजांमध्ये क्वार्ट्ज Si0 2, feldspars (orthoclase KAlSi 3 0 8), micas (muscovite KAl 3 H 2 Si 3 0 12) यांचा समावेश होतो. एकूण, 400 हून अधिक सिलिकॉन खनिजे ज्ञात आहेत. अर्ध्याहून अधिक दागिने आणि सजावटीच्या दगड हे सिलिकॉन संयुगे आहेत. ऑक्सिजन-सिलिकॉन फ्रेमवर्कमुळे पाण्यात कमी विद्राव्य सिलिकॉन खनिजे निर्माण होतात. फक्त हजारो वर्षांच्या गरम भूगर्भातील झऱ्यांमधून सिलिकॉन संयुगांची वाढ आणि कवच जमा होऊ शकते. या प्रकारच्या खडकांमध्ये जास्परचा समावेश होतो.

कार्बन, सिलिकॉन, कथील आणि शिसे यांच्या शोधाच्या काळाबद्दल बोलण्याची गरज नाही, कारण ते प्राचीन काळापासून साध्या पदार्थांच्या किंवा संयुगेच्या रूपात ओळखले जातात. के. विंकलर (जर्मनी) यांनी 1886 मध्ये दुर्मिळ खनिज आर्गीरोडाइटमध्ये जर्मेनियमचा शोध लावला. हे लवकरच स्पष्ट झाले की अशा गुणधर्म असलेल्या घटकाचे अस्तित्व डी.आय. मेंडेलीव्ह यांनी वर्तवले होते. नवीन घटकाच्या नावामुळे वाद निर्माण झाला. मेंडेलीव्हने विंकलरला लिहिलेल्या पत्रात या नावाचे जोरदार समर्थन केले जर्मेनियम

गट IVA घटकांमध्ये त्यांच्या बाहेरील बाजूस चार व्हॅलेन्स इलेक्ट्रॉन असतात s-आणि p-sublevels:

अणूंची इलेक्ट्रॉनिक सूत्रे:

जमिनीच्या अवस्थेत, हे घटक द्वंद्वीय असतात आणि उत्तेजित अवस्थेत ते टेट्राव्हॅलेंट बनतात:

कार्बन आणि सिलिकॉन द्वैत अवस्थेत फार कमी रासायनिक संयुगे तयार करतात; जवळजवळ सर्व स्थिर संयुगे मध्ये ते tetravalent आहेत. समूहाच्या पुढे, जर्मेनियम, टिन आणि शिसेसाठी द्विसंयोजक अवस्थेची स्थिरता वाढते आणि टेट्राव्हॅलेंट अवस्थेची स्थिरता कमी होते. म्हणून, शिसे(1U) संयुगे मजबूत ऑक्सिडायझिंग एजंट म्हणून वागतात. हा नमुना VA गटातही दिसून येतो. कार्बन आणि समूहातील इतर घटकांमधील महत्त्वाचा फरक म्हणजे संकरीकरणाच्या तीन वेगवेगळ्या अवस्थांमध्ये रासायनिक बंध तयार करण्याची क्षमता - sp, sp 2आणि sp3.सिलिकॉनमध्ये व्यावहारिकरित्या फक्त एक संकरित अवस्था शिल्लक आहे sp3.कार्बन आणि सिलिकॉन यौगिकांच्या गुणधर्मांची तुलना करताना हे स्पष्टपणे दिसून येते. उदाहरणार्थ, कार्बन मोनोऑक्साइड C0 2 हा एक वायू (कार्बन डायऑक्साइड) आहे आणि सिलिकॉन ऑक्साईड Si0 2 हा रीफ्रॅक्टरी पदार्थ (क्वार्ट्ज) आहे. पहिला पदार्थ वायू आहे कारण जेव्हा sp-कार्बन हायब्रीडायझेशन, सर्व सहसंयोजक बंध C0 2 रेणूमध्ये बंद आहेत:

रेणूंमधील आकर्षण कमकुवत आहे आणि हे पदार्थाची स्थिती निर्धारित करते. सिलिकॉन ऑक्साईडमध्ये, सिलिकॉनचे चार संकरित 5p 3 ऑर्बिटल्स दोन ऑक्सिजन अणूंवर बंद केले जाऊ शकत नाहीत. चार ऑक्सिजन अणूंसह एक सिलिकॉन अणू बंध, त्यातील प्रत्येक दुसर्‍या सिलिकॉन अणूशी बंध करतो. परिणाम म्हणजे सर्व अणूंमधील बंधांची समान ताकद असलेली फ्रेम रचना (आकृती पहा, व्हॉल्यूम 1, पृ. 40).

समान संकरीत कार्बन आणि सिलिकॉनची संयुगे, उदाहरणार्थ मिथेन CH 4 आणि silane SiH 4, रचना आणि भौतिक गुणधर्मांमध्ये समान आहेत. दोन्ही पदार्थ वायू आहेत.

VA गटाच्या घटकांच्या तुलनेत आयव्हीए घटकांची इलेक्ट्रोनेगेटिव्हिटी कमी होते आणि हे विशेषतः 2 रा आणि 3 रा कालावधीच्या घटकांमध्ये लक्षणीय आहे. आयव्हीए गटातील घटकांची धातूत्व VA गटापेक्षा अधिक स्पष्ट आहे. कार्बन, ग्रेफाइटच्या रूपात, एक कंडक्टर आहे. सिलिकॉन आणि जर्मेनियम हे अर्धसंवाहक आहेत, तर कथील आणि शिसे हे खरे धातू आहेत.

१६.१. IIIA, IVA आणि VA गटांच्या घटकांची सामान्य वैशिष्ट्ये

बी बोर 0,776	सी कार्बन 0,620	एन नायट्रोजन 0,521
अल अॅल्युमिनियम 1,312	सि सिलिकॉन 1,068	पी फॉस्फरस 0,919
गा गॅलियम 1,254	Ge जर्मेनियम 1,090	म्हणून आर्सेनिक 1,001
मध्ये इंडियम 1,382	एस.एन कथील 1,240	Sb सुरमा 1,193
Tl थॅलियम 1,319	Pb आघाडी 1,215	द्वि बिस्मथ 1,295

घटकांच्या नैसर्गिक प्रणालीच्या या तीन गटांची रचना आकृती 16.1 मध्ये दर्शविली आहे. अणूंच्या कक्षीय त्रिज्या (अँगस्ट्रॉममध्ये) ची मूल्ये देखील येथे दिली आहेत. या गटांमध्येच धातू तयार करणारे घटक (१.१ अँग्स्ट्रॉम्सपेक्षा जास्त परिभ्रमण त्रिज्या) आणि नॉनमेटल्स बनवणारे घटक (१.१ अँग्स्ट्रॉम्सपेक्षा कमी कक्षीय त्रिज्या) यांच्यातील सीमा स्पष्टपणे दृश्यमान आहे. आकृतीमध्ये, ही सीमा दुहेरी रेषेने दर्शविली आहे. आपण हे विसरू नये की ही सीमा अजूनही अनियंत्रित आहे: अॅल्युमिनियम, गॅलियम, कथील, शिसे आणि अँटीमोनी नक्कीच उभय धातू आहेत, परंतु बोरॉन, जर्मेनियम आणि आर्सेनिक देखील उभयपणाची काही चिन्हे दर्शवतात.
या तीन गटांच्या घटकांच्या अणूंपैकी, पृथ्वीच्या कवचामध्ये खालील बहुतेक वेळा आढळतात: Si (w = 25.8%), Al (w = 7.57%), P (w = 0.090%), C (w = 0.087%) आणि N (w = 0.030%). या अध्यायात तुम्हाला हेच भेटतील.
समूह IIIA घटकांच्या अणूंचे सामान्य व्हॅलेन्स इलेक्ट्रॉनिक सूत्रे – एनएस 2 n.p 1, IVA गट - एनएस 2 n.p 2, VA गट - एनएस 2 n.p 3. सर्वोच्च ऑक्सिडेशन अवस्था समूह क्रमांकाच्या समान आहेत. इंटरमीडिएट 2 कमी आहेत.
या घटकांच्या अणूंनी तयार केलेले सर्व साधे पदार्थ (नायट्रोजनचा अपवाद वगळता) घन असतात. अनेक घटक अॅलोट्रॉपी (B, C, Sn, P, As) द्वारे दर्शविले जातात. फक्त तीन स्थिर आण्विक पदार्थ आहेत: नायट्रोजन N2, पांढरा फॉस्फरस P4 आणि पिवळा आर्सेनिक As4.

या तीन गटांतील अधातू घटक सहसंयोजक बंधांसह आण्विक हायड्रोजन संयुगे तयार करतात. शिवाय, कार्बनमध्ये त्यापैकी बरेच आहेत की हायड्रोकार्बन्स आणि त्यांच्या डेरिव्हेटिव्ह्जचा स्वतंत्र विज्ञान - सेंद्रिय रसायनशास्त्राद्वारे अभ्यास केला जातो. या घटकांमध्ये हायड्रोजन संयुगांची दुसरी सर्वात मोठी संख्या म्हणजे बोरॉन. बोरोहायड्राइड्स (बोरेन्स) खूप असंख्य आणि संरचनेत जटिल आहेत, म्हणून बोरोहाइड्सची रसायनशास्त्र देखील रसायनशास्त्राची एक वेगळी शाखा बनली आहे. सिलिकॉन केवळ 8 हायड्रोजन संयुगे (सिलेन), नायट्रोजन आणि फॉस्फरस बनवते - प्रत्येकी दोन, उर्वरित - प्रत्येकी एक हायड्रोजन संयुगे. सर्वात सोप्या हायड्रोजन संयुगांचे आण्विक सूत्र आणि त्यांची नावे:

उच्च ऑक्साईडची रचना समूह क्रमांकाच्या बरोबरीच्या सर्वोच्च ऑक्सिडेशन स्थितीशी संबंधित आहे. प्रत्येक गटातील उच्च ऑक्साईड्सचा प्रकार अम्लीय ते उम्फोटेरिक किंवा मूलभूत अणुसंख्येसह हळूहळू बदलतो.

हायड्रॉक्साईड्सचे आम्ल-बेस वर्ण खूप वैविध्यपूर्ण आहे. तर, HNO 3 एक मजबूत आम्ल आहे, आणि TlOH एक अल्कली आहे.

1. IIIA, IVA आणि VA गटांच्या घटकांच्या अणूंचे संक्षिप्त इलेक्ट्रॉनिक सूत्र आणि ऊर्जा आकृती बनवा. बाह्य आणि व्हॅलेन्स इलेक्ट्रॉन दर्शवा.

नायट्रोजन अणूमध्ये तीन न जोडलेले इलेक्ट्रॉन आहेत, म्हणून एक्सचेंज यंत्रणेद्वारे ते तीन सहसंयोजक बंध तयार करू शकतात. हे दाता-स्वीकारणार्‍या यंत्रणेद्वारे दुसरे सहसंयोजक बंध तयार करू शकतात, ज्यामध्ये नायट्रोजन अणू +1 चे सकारात्मक औपचारिक शुल्क प्राप्त करतो. e. अशा प्रकारे, जास्तीत जास्त नायट्रोजन पेंटाव्हॅलेंट आहे, परंतु त्याची कमाल सहसंयोजकता चार आहे. (हे नायट्रोजन पेंटाव्हॅलेंट असू शकत नाही असे वारंवार समोर आलेले विधान स्पष्ट करते)
पृथ्वीवरील जवळजवळ सर्व नायट्रोजन आपल्या ग्रहाच्या वातावरणात आढळतो. नायट्रोजनचा लक्षणीय लहान भाग लिथोस्फियरमध्ये नायट्रेट्सच्या स्वरूपात असतो. नायट्रोजन हा सर्व जीवांमध्ये आणि त्यांच्या विघटनाच्या उत्पादनांमध्ये असलेल्या सेंद्रिय संयुगांचा भाग आहे.
नायट्रोजन फक्त फॉर्म सोपेआण्विक पदार्थरेणूमध्ये डायटॉमिक ट्रिपल बॉन्डसह N 2 (Fig. 16.2). या बाँडची ऊर्जा 945 kJ/mol आहे, जी इतर बाँड उर्जेच्या मूल्यांपेक्षा जास्त आहे (तक्ता 21 पहा). हे सामान्य तापमानात नायट्रोजनचे जडत्व स्पष्ट करते. त्याच्या भौतिक वैशिष्ट्यांनुसार, नायट्रोजन हा रंगहीन, गंधहीन वायू आहे, जो आपल्याला जन्मापासून परिचित आहे (पृथ्वीच्या वातावरणाचा तीन चतुर्थांश भाग नायट्रोजनचा असतो). नायट्रोजन पाण्यात किंचित विरघळते.

नायट्रोजन दोन बनते हायड्रोजन संयुगे: अमोनिया NH 3 आणि hydrazine N 2 H 6:

अमोनिया हा रंगहीन वायू आहे ज्यामध्ये तीव्र, गुदमरल्यासारखे गंध आहे. एकाग्र अमोनिया वाष्पाच्या निष्काळजीपणे इनहेलेशनमुळे अंगाचा आणि गुदमरल्यासारखे होऊ शकते. अमोनिया पाण्यात अतिशय विरघळणारा आहे, ज्याचे स्पष्टीकरण प्रत्येक अमोनिया रेणूद्वारे पाण्याच्या रेणूंसह चार हायड्रोजन बंधांच्या निर्मितीद्वारे केले जाते.

अमोनियाचा रेणू हा मूळ कण आहे (परिशिष्ट 14 पहा). प्रोटॉन स्वीकारून ते अमोनियम आयनमध्ये बदलते. प्रतिक्रिया जलीय द्रावणात आणि गॅस टप्प्यात दोन्ही होऊ शकते:

NH 3 + H 2 O NH 4 + OH (सोल्युशनमध्ये);
NH 3 + H 3 O B = NH 4 + H 2 O (सोल्युशनमध्ये);
NH 3g + HCl g = NH 4 Cl cr (गॅस टप्प्यात).

अमोनियाचे जलीय द्रावण अघुलनशील हायड्रॉक्साईड्सचा अवक्षेप करण्यासाठी पुरेसे क्षारीय असतात, परंतु अॅम्फोटेरिक हायड्रॉक्साईड्समध्ये विरघळवून हायड्रॉक्सो कॉम्प्लेक्स तयार करण्यासाठी पुरेसे अल्कधर्मी नसते. म्हणून, अॅम्फोटेरिक हायड्रॉक्साइड तयार करण्यासाठी अमोनियाचे द्रावण वापरणे सोयीचे आहे p-घटक: Al(OH) 3, Be(OH) 2, Pb(OH) 2, इ., उदाहरणार्थ:

Pb 2 + 2NH 3 + 2H 2 O = Pb(OH) 2 + 2NH 4.

हवेत प्रज्वलित केल्यावर, अमोनिया जाळून नायट्रोजन आणि पाणी तयार होते; उत्प्रेरक (Pt) च्या उपस्थितीत ऑक्सिजनशी संवाद साधताना, ते नायट्रोजन मोनोऑक्साइडमध्ये उलट ऑक्सिडाइझ केले जाते:

4NH 3 + 3O 2 = 2N 2 + 6H 2 O (उत्प्रेरकाशिवाय),
4NH 3 + 5O 2 4NO + 6H 2 O (उत्प्रेरक सह).

गरम झाल्यावर, अमोनिया फार सक्रिय नसलेल्या धातूंचे ऑक्साईड कमी करू शकते, उदाहरणार्थ, तांबे:

3CuO + 2NH 3 = 3Cu + N 2 + 3H 2 O

त्यांच्या गुणधर्मांमधील अमोनियम क्षार (औष्णिक स्थिरता वगळता) अल्कली धातूच्या लवणांसारखेच असतात. नंतरच्या प्रमाणे, ते जवळजवळ सर्व पाण्यात विरघळतात, परंतु, अमोनियम आयन एक कमकुवत आम्ल असल्याने, ते केशनमध्ये हायड्रोलायझ केले जातात. गरम केल्यावर, अमोनियम क्षारांचे विघटन होते:

NH 4 Cl = NH 3 + HCl;
(NH 4) 2 SO 4 = NH 4 HSO 4 + NH 3;
(NH 4) 2 CO 3 = 2NH 3 + CO 2 + H 2 O;
NH 4 HS = NH 3 + H 2 S;
NH 4 NO 3 = N 2 O + 2H 2 O;
NH 4 NO 2 = N 2 + 2H 2 O;
(NH 4) 2 HPO 4 = NH 3 + (NH 4) H 2 PO 4;
(NH 4)H 2 PO 4 = NH 4 PO 3 + H 2 O.

विविध ऑक्सिडेशन अवस्थेतील नायट्रोजन पाच बनते ऑक्साइड: N 2 O, NO, N 2 O 3, NO 2 आणि N 2 O 5.
त्यापैकी सर्वात स्थिर नायट्रोजन डायऑक्साइड आहे. हा एक अप्रिय गंध असलेला तपकिरी विषारी वायू आहे. पाण्यावर प्रतिक्रिया:

2NO 2 + H 2 O = HNO 2 + HNO 3.

अल्कली द्रावणासह, नायट्रेट आणि नायट्रेटच्या निर्मितीसह प्रतिक्रिया येते.
N 2 O आणि NO हे मीठ न बनवणारे ऑक्साइड आहेत.
N 2 O 3 आणि N 2 O 5 हे अम्लीय ऑक्साइड आहेत. पाण्यावर प्रतिक्रिया देऊन ते अनुक्रमे नायट्रस आणि नायट्रिक ऍसिडचे द्रावण तयार करतात.

ऑक्सिडेशन अवस्थेतील नायट्रोजन ऑक्सोआसिड +III नायट्रस ऍसिड HNO 2 आहे. हे एक कमकुवत ऍसिड आहे ज्याचे रेणू फक्त जलीय द्रावणात अस्तित्वात आहेत. त्याचे क्षार नायट्रेट्स आहेत. नायट्रस ऍसिड आणि नायट्राइट्समधील नायट्रोजन सहजपणे +V ऑक्सिडेशन अवस्थेत ऑक्सीकरण केले जाते.

नायट्रस ऍसिडच्या विपरीत, नायट्रिक ऍसिड HNO 3 एक मजबूत ऍसिड आहे. त्याच्या रेणूची रचना दोन प्रकारे व्यक्त केली जाऊ शकते:

नायट्रिक ऍसिड सर्व बाबतीत पाण्यात मिसळते, पूर्णपणे पातळ द्रावणात त्यावर प्रतिक्रिया देते:

HNO3 + H2O = H3O + NO3

नायट्रिक ऍसिड आणि त्याचे द्रावण मजबूत ऑक्सिडायझिंग एजंट आहेत. जेव्हा नायट्रिक ऍसिड पातळ केले जाते तेव्हा त्याची ऑक्सिडेटिव्ह क्रिया कमी होते. कोणत्याही एकाग्रतेच्या नायट्रिक ऍसिडच्या द्रावणात, ऑक्सिडायझिंग अणू प्रामुख्याने नायट्रोजन अणू असतात, हायड्रोजन नसतात. म्हणून, नायट्रिक ऍसिडसह विविध पदार्थांच्या ऑक्सिडेशन दरम्यान, हायड्रोजन केवळ उप-उत्पादन म्हणून सोडला जातो. आम्लाच्या एकाग्रतेवर आणि इतर अभिकर्मकाची क्रिया कमी करण्याच्या आधारावर, प्रतिक्रिया उत्पादने NO 2, NO, N 2 O, N 2 आणि अगदी NH 4 असू शकतात. बहुतेकदा वायूंचे मिश्रण तयार होते, परंतु एकाग्र नायट्रिक ऍसिडच्या बाबतीत केवळ नायट्रोजन डायऑक्साइड सोडला जातो:

Cu + 4HNO 3 = Cu(NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O
3FeS + 30HNO3 = Fe2(SO4)3 + Fe(NO3)3 + 27NO2 + 15H2O

सौम्य नायट्रिक ऍसिडच्या बाबतीत, नायट्रोजन मोनोऑक्साइड बहुतेकदा सोडला जातो:

Fe + 4HNO 3 = Fe(NO 3) 3 + NO + 2H 2 O
3H 2 S + 2HNO 3 = 2NO + 4H 2 O + 3S

अत्यंत पातळ नायट्रिक ऍसिडच्या बाबतीत तीव्र कमी करणार्‍या एजंट (Mg, Al, Zn) सोबत प्रतिक्रिया दिल्यास, अमोनियम आयन तयार होतात:

4Mg + 10HNO3 = 4Mg(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O

जे धातू एकाग्र सल्फ्यूरिक ऍसिडद्वारे निष्क्रिय केले जातात ते देखील एकाग्र नायट्रिक ऍसिडद्वारे निष्क्रिय केले जातात.
नायट्रिक ऍसिडचे क्षार - नायट्रेट्स - थर्मलली अस्थिर संयुगे आहेत. गरम झाल्यावर ते विघटित होतात:
2KNO 3 = 2KNO 2 + O 2 ;
2Zn(NO 3) 2 = 2ZnO + 4NO 2 + O 2;
2AgNO3 = 2Ag + 2NO2 + O2.

1. परिच्छेदाच्या मजकुरात दिलेल्या प्रतिक्रियांसाठी वर्णनात्मक समीकरणे लिहा.
2. अ) अमोनिया, ब) नायट्रिक ऍसिड, क) झिंक नायट्रेटचे रासायनिक गुणधर्म दर्शविणारी प्रतिक्रिया समीकरणे तयार करा.
अमोनिया आणि नायट्रिक ऍसिडचे रासायनिक गुणधर्म.

१६.३. फॉस्फरस

नायट्रोजन अणूच्या विपरीत, अणूविनिमय यंत्रणेद्वारे फॉस्फरस पाच सहसंयोजक बंध तयार करू शकतो. याचे पारंपारिक स्पष्टीकरण 3 पैकी एकाच्या उत्तेजनाच्या शक्यतेवर येते s-इलेक्ट्रॉन आणि त्याचे 3 मध्ये संक्रमण d- उपस्तर.
फॉस्फरस हा घटक भरपूर प्रमाणात तयार होतो ऍलोट्रॉपिक बदल. यापैकी, तीन बदल सर्वात स्थिर आहेत: पांढरा फॉस्फरस, लाल फॉस्फरस आणि काळा फॉस्फरस. पांढरा फॉस्फरस हा एक मेणासारखा, विषारी पदार्थ आहे जो हवेत उत्स्फूर्त ज्वलनास प्रवण असतो, ज्यामध्ये P4 रेणू असतात. लाल फॉस्फरस हा एक जटिल रचना असलेला गडद लाल रंगाचा एक गैर-आण्विक, कमी सक्रिय पदार्थ आहे. सामान्यतः, लाल फॉस्फरसमध्ये नेहमी पांढऱ्या रंगाचे मिश्रण असते, म्हणून पांढरे आणि लाल फॉस्फरस दोन्ही नेहमी पाण्याच्या थराखाली साठवले जातात. ब्लॅक फॉस्फरस देखील एक जटिल फ्रेमवर्क रचना असलेला एक गैर-आण्विक पदार्थ आहे.
पांढऱ्या फॉस्फरसचे रेणू टेट्राहेड्रल आहेत, त्यातील फॉस्फरस अणू त्रिसंतुल्य आहे. पांढऱ्या फॉस्फरस रेणूचे बॉल-अँड-स्टिक मॉडेल आणि स्ट्रक्चरल फॉर्म्युला:

लाल फॉस्फरसची रचना संरचनात्मक सूत्राद्वारे व्यक्त केली जाऊ शकते:

फॉस्फरस कॅल्शियम फॉस्फेटपासून वाळू आणि कोकसह गरम करून मिळते:

Ca 3 (PO 4) 2 + 3SiO 2 + 5C = 3CaSiO 3 + 2P + 5CO.

फॉस्फरस हे ऑक्सिडेशन स्थिती +V सह संयुगे सर्वात जास्त वैशिष्ट्यीकृत आहे. जास्त क्लोरीनवर प्रतिक्रिया देताना, फॉस्फरस पेंटाक्लोराईड बनवते. फॉस्फरसच्या कोणत्याही ऍलोट्रॉपिक बदलाच्या ज्वलनाच्या वेळी, जास्त ऑक्सिजन तयार होतो ऑक्साईडफॉस्फरस (V):

4P + 5O2 = 2P2O5.

फॉस्फरस(V) ऑक्साईडचे दोन बदल आहेत: नॉन-मॉलेक्युलर (सर्वात सोप्या सूत्र P 2 O 5 सह) आणि आण्विक (P 4 O 10 आण्विक सूत्रासह). फॉस्फरस ऑक्साईड हे सहसा या पदार्थांचे मिश्रण असते.

हा अतिशय हायग्रोस्कोपिक अम्लीय ऑक्साईड, पाण्यावर प्रतिक्रिया देऊन, क्रमशः मेटाफॉस्फोरिक, डायफॉस्फोरिक आणि ऑर्थोफॉस्फोरिक ऍसिड तयार करतो:

P 2 O 5 + H 2 O = 2HPO 3, 2HPO 3 + H 2 O = H 4 P 2 O 7, H 4 P 2 O 7 + H 2 O = 2H 3 PO 4.

ऑर्थोफॉस्फोरिक आम्ल(सामान्यतः फॉस्फोरिक म्हणतात) हे आदिवासी कमकुवत आम्ल आहे (परिशिष्ट 13 पहा). हा रंगहीन स्फटिकासारखे पदार्थ आहे, जो पाण्यात अत्यंत विरघळतो. अभिकर्मकांच्या गुणोत्तरानुसार मजबूत तळाशी प्रतिक्रिया देताना, ती तीन पंक्ती बनवते. क्षार(ऑर्थोफॉस्फेट्स, हायड्रोऑर्थोफॉस्फेट्स आणि डायहाइड्रोजन ऑर्थोफॉस्फेट्स - सहसा त्यांच्या नावांमधून "ऑर्थो" उपसर्ग वगळला जातो):

H 3 PO 4 + OH = H 2 PO 4 + H 2 O,
H 3 PO 4 + 2OH = HPO 4 2 + 2H 2 O,
H 3 PO 4 + 3OH = PO 4 3 + 3H 2 O.

बहुतेक मध्यम फॉस्फेट (लिथियम व्यतिरिक्त इतर अल्कधर्मी घटकांच्या क्षारांचा अपवाद वगळता) पाण्यात अघुलनशील असतात. लक्षणीय अधिक विद्रव्य ऍसिड फॉस्फेट आहेत.
फॉस्फोरिक ऍसिड नैसर्गिक कॅल्शियम फॉस्फेटपासून अतिरिक्त सल्फ्यूरिक ऍसिडवर उपचार करून मिळवले जाते. कॅल्शियम फॉस्फेट आणि सल्फ्यूरिक ऍसिडच्या भिन्न गुणोत्तरासह, डायहाइड्रोजन फॉस्फेट आणि कॅल्शियम सल्फेट यांचे मिश्रण तयार होते, जे शेतीमध्ये "साधे सुपरफॉस्फेट" नावाचे खनिज खत म्हणून वापरले जाते:
Ca 3 (PO 4) 2 + 3H 2 SO 4 = 2H 3 PO 4 + 3CaSO 4 ;
Ca 3 (PO 4) 2 + 2H 2 SO 4 = Ca (H 2 PO 4) 2 + 2CaSO 4.

प्रतिक्रियेद्वारे अधिक मौल्यवान "डबल सुपरफॉस्फेट" प्राप्त होते

Ca 3 (PO 4) 2 + 4H 3 PO 4 = 3Ca(H 2 PO 4) 3.

या खनिज खताचा मुख्य पदार्थ कॅल्शियम डायहाइड्रोजन फॉस्फेट आहे.

1. परिच्छेदाच्या मजकुरात आयनिक समीकरणे दिलेल्या प्रतिक्रियांसाठी आण्विक समीकरणे तयार करा.
2. परिच्छेदातील मजकूरात दिलेल्या प्रतिक्रियांसाठी वर्णनात्मकपणे समीकरणे लिहा.
3. a) फॉस्फरस, b) फॉस्फरस ऑक्साईड (V), c) ऑर्थोफॉस्फोरिक ऍसिड, d) सोडियम डायहाइड्रोजन फॉस्फेटचे रासायनिक गुणधर्म दर्शविणारी प्रतिक्रिया समीकरणे तयार करा.
फॉस्फोरिक ऍसिडचे रासायनिक गुणधर्म.

१६.४. कार्बन

कार्बन हा सर्व जीवांचा मुख्य घटक आहे. निसर्गात, कार्बन (हिरा, ग्रेफाइट) आणि संयुगे (कार्बन डायऑक्साइड, विविध कार्बोनेट, मिथेन आणि नैसर्गिक वायू आणि तेलातील इतर हायड्रोकार्बन्स) द्वारे तयार केलेले दोन्ही साधे पदार्थ आहेत. कठोर कोळशांमध्ये कार्बनचा वस्तुमान अंश 97% पर्यंत पोहोचतो.
अणूग्राउंड अवस्थेतील कार्बन एक्सचेंज यंत्रणेद्वारे दोन सहसंयोजक बंध तयार करू शकतात, परंतु सामान्य परिस्थितीत अशी संयुगे तयार होत नाहीत. जेव्हा कार्बन अणू उत्तेजित अवस्थेत प्रवेश करतो तेव्हा ते सर्व चार व्हॅलेन्स इलेक्ट्रॉन वापरतो.
कार्बन मोठ्या प्रमाणात तयार होतो ऍलोट्रॉपिक बदल(चित्र 16.2 पहा). हे डायमंड, ग्रेफाइट, कार्बाइन आणि विविध फुलरेन्स आहेत.

डायमंड हा अतिशय कठोर, रंगहीन, पारदर्शक स्फटिकासारखा पदार्थ आहे. डायमंड क्रिस्टल्स कार्बन अणूंनी बनलेले असतात sp 3-संकरित अवस्था, एक अवकाशीय फ्रेमवर्क तयार करते.
ग्रेफाइट हा राखाडी-काळा रंगाचा एक मऊ स्फटिकासारखे पदार्थ आहे. ग्रेफाइट क्रिस्टल्समध्ये सपाट थर असतात ज्यामध्ये कार्बन अणू असतात sp 2-संकरित स्थिती आणि षटकोनी पेशींसह नेटवर्क तयार करतात.
कार्बाईन हा तंतुमय रचना असलेला रंगहीन पदार्थ आहे, ज्यामध्ये रेखीय रेणू असतात ज्यामध्ये कार्बनचे अणू असतात. sp-संकरित स्थिती (=C=C=C=C= किंवा –C C–C C–).
फुलरेन्स हे C 60, C 80 इत्यादी रेणूंसह कार्बनचे आण्विक ऍलोट्रॉपिक बदल आहेत. या पदार्थांचे रेणू पोकळ जाळीचे गोल आहेत.
कार्बनचे सर्व बदल ऑक्सिडायझिंगपेक्षा जास्त प्रमाणात कमी करणारे गुणधर्म प्रदर्शित करतात, उदाहरणार्थ, कोक (कोळसा प्रक्रियेचे उत्पादन; 98% पर्यंत कार्बन असते) ऑक्साइड धातूपासून लोह आणि त्यांच्या ऑक्साईड्समधून इतर अनेक धातू कमी करण्यासाठी वापरला जातो. :

Fe 2 O 3 + 3C = 2Fe + 3CO (उच्च तापमानात).

बहुतेक कार्बन संयुगे सेंद्रिय रसायनशास्त्रात अभ्यासले जातात, ज्याबद्दल तुम्ही 10वी आणि 11वी इयत्तांमध्ये शिकाल.
अजैविक पदार्थांमध्ये, कार्बनची ऑक्सीकरण स्थिती +II आणि +IV असते. कार्बनच्या या ऑक्सिडेशन अवस्थांसह, दोन आहेत ऑक्साईड.
कार्बन मोनोऑक्साइड (II) हा रंगहीन, गंधहीन, विषारी वायू आहे. क्षुल्लक नाव कार्बन मोनोऑक्साइड आहे. कार्बन युक्त इंधनाच्या अपूर्ण दहन दरम्यान तयार होते. त्याच्या रेणूच्या इलेक्ट्रॉनिक संरचनेसाठी, पृष्ठ 121 पहा. रासायनिक गुणधर्मांनुसार, CO हा मीठ न बनवणारा ऑक्साईड आहे; जेव्हा गरम केले जाते तेव्हा ते कमी करणारे गुणधर्म प्रदर्शित करते (खूप सक्रिय नसलेल्या धातूंचे अनेक ऑक्साइड धातूमध्ये कमी करते).
कार्बन मोनोऑक्साइड (IV) हा रंगहीन, गंधहीन वायू आहे. क्षुल्लक नाव कार्बन डायऑक्साइड आहे. ऍसिडिक ऑक्साईड. हे पाण्यात (शारीरिकदृष्ट्या) किंचित विरघळते, अंशतः त्यावर प्रतिक्रिया देते, कोळसा तयार करते आम्ल H 2 CO 3 (या पदार्थाचे रेणू फक्त अतिशय सौम्य जलीय द्रावणात अस्तित्वात आहेत).
कार्बोनिक ऍसिड हे अत्यंत कमकुवत ऍसिड आहे (परिशिष्ट 13 पहा), डायबेसिक, दोन ओळी बनवते. क्षार(कार्बोनेट्स आणि बायकार्बोनेट्स). बहुतेक कार्बोनेट पाण्यात अघुलनशील असतात. हायड्रोकार्बोनेटपैकी, केवळ अल्कली धातू आणि अमोनियम हायड्रोकार्बोनेट वैयक्तिक पदार्थ म्हणून अस्तित्वात आहेत. कार्बोनेट आयन आणि बायकार्बोनेट आयन दोन्ही मूळ कण आहेत, म्हणून जलीय द्रावणातील कार्बोनेट आणि बायकार्बोनेट दोन्ही आयनमध्ये हायड्रोलिसिस करतात.
कार्बोनेटपैकी सर्वात महत्वाचे म्हणजे सोडियम कार्बोनेट Na 2 CO 3 (सोडा, सोडा राख, वॉशिंग सोडा), सोडियम बायकार्बोनेट NaHCO 3 (बेकिंग सोडा, बेकिंग सोडा), पोटॅशियम कार्बोनेट K 2 CO 3 (पोटाश) आणि कॅल्शियम कार्बोनेट CaCO 3. (खडू, संगमरवरी, चुनखडी).
गुणात्मक प्रतिक्रियागॅस मिश्रणात कार्बन डाय ऑक्साईडच्या उपस्थितीसाठी: चुनाच्या पाण्यातून चाचणी वायू पास करताना कॅल्शियम कार्बोनेट अवक्षेपण तयार होणे (कॅल्शियम हायड्रॉक्साईडचे संतृप्त द्रावण) आणि वायू पुढे जात असताना प्रक्षेपणाचे त्यानंतरचे विघटन. होत असलेल्या प्रतिक्रिया: सिलिकॉन हा घटक एक बनतो साधा पदार्थत्याच नावाने. डायमंडच्या संरचनेसह हा एक गैर-आण्विक पदार्थ आहे, ज्यामध्ये सिलिकॉन कठोरपणामध्ये फक्त किंचित निकृष्ट आहे. गेल्या अर्ध्या शतकात, सिलिकॉन आपल्या सभ्यतेसाठी एक अत्यंत आवश्यक सामग्री बनली आहे, कारण त्याचे एकल क्रिस्टल्स जवळजवळ सर्व इलेक्ट्रॉनिक उपकरणांमध्ये वापरले जातात.
सिलिकॉन हा बर्यापैकी जड पदार्थ आहे. खोलीच्या तपमानावर ते फ्लोरिन आणि हायड्रोजन फ्लोराईड वगळता व्यावहारिकदृष्ट्या कोणत्याही गोष्टीवर प्रतिक्रिया देत नाही:
Si + 2F 2 = SiF 4;
Si + 4HF = SiF 4 + 2H 2.
बारीक ग्राउंड पावडरच्या स्वरूपात गरम केल्यावर ते ऑक्सिजनमध्ये जळते, डायऑक्साइड (SiO 2) तयार करते. अल्कलीमध्ये मिसळल्यावर किंवा अल्कलीच्या एकाग्र द्रावणाने उकळल्यावर ते सिलिकेट बनते:

Si + 4NaOH = Na 4 SiO 4 + 2H 2;
Si + 2NaOH + H 2 O = Na 2 SiO 3 + 2H 2.

सिलिकॉन मोनोऑक्साइड SiO - नॉन-मीठ-निर्मिती ऑक्साईड; डायऑक्साइडमध्ये सहजपणे ऑक्सिडाइझ होते.
सिलिकॉन डायऑक्साइड SiO 2 हा फ्रेमवर्क स्ट्रक्चर असलेला एक नॉन-आण्विक पदार्थ आहे. पाण्यावर प्रतिक्रिया देत नाही. ऍसिड ऑक्साईड - अल्कलीसमध्ये मिसळल्यावर ते सिलिकेट बनवते, उदाहरणार्थ:
SiO 2 + 2NaOH = Na 2 SiO 3 + H 2 O. सिलिकॉन नंतर अॅल्युमिनियम हा पृथ्वीच्या लिथोस्फियरमध्ये सर्वात जास्त प्रमाणात आढळणारा घटक आहे. एकट्याने आणि सिलिकॉनसह, ते अनेक खनिजे बनवते: फेल्डस्पार्स, माइकस, कोरंडम अल 2 ओ 3 आणि त्याचे मौल्यवान वाण (रंगहीन ल्युकोसॅफायर, क्रोमियम-युक्त माणिक, टायटॅनियम-युक्त नीलम).
साधा पदार्थ अॅल्युमिनियम हा चांदीसारखा पांढरा चमकदार हलका धातू आहे. शुद्ध अॅल्युमिनियम अतिशय मऊ आहे, ते पातळ फॉइलमध्ये गुंडाळले जाऊ शकते आणि त्यातून वायर काढता येते. अॅल्युमिनियममध्ये चांगली विद्युत चालकता असते. हे वातावरणीय प्रभावांना प्रतिरोधक आहे. अॅल्युमिनिअम मिश्रधातू खूप कठीण असतात, परंतु त्यावर चांगली प्रक्रिया करता येते. अॅल्युमिनियम विषारी नाही. हे सर्व विविध प्रकारच्या उद्योगांमध्ये अॅल्युमिनियमचा वापर करण्यास अनुमती देते: विमानचालन, विद्युत, अन्न उद्योग आणि बांधकाम. दैनंदिन जीवनातही अॅल्युमिनियमचा मोठ्या प्रमाणावर वापर केला जातो. अॅल्युमिनियम त्याच्या संयुगांच्या वितळण्याच्या इलेक्ट्रोलिसिसद्वारे तयार केले जाते.
अॅल्युमिनियमची रासायनिक जडत्व त्याच्या पृष्ठभागावर दाट ऑक्साईड फिल्मच्या उपस्थितीमुळे उद्भवते, जी अभिकर्मकासह धातूचा संपर्क प्रतिबंधित करते. जेव्हा हा चित्रपट रासायनिक किंवा यांत्रिकरित्या काढला जातो तेव्हा अॅल्युमिनियम खूप सक्रिय होते. अशा प्रकारे, ऑक्साईड फिल्मशिवाय, अॅल्युमिनियम उत्स्फूर्तपणे प्रज्वलित होते आणि अतिरिक्त गरम न करता हवेत जळते.
गरम केल्यावर अॅल्युमिनियमचे कमी करणारे गुणधर्म विशेषतः उच्चारले जातात. या परिस्थितीत, ते ऑक्साईडपासून अनेक धातू कमी करते: केवळ लोह, टायटॅनियम, झिरकोनियमच नाही तर कॅल्शियम आणि बेरियम देखील.
अॅल्युमिनियम ऑक्साईड Al 2 O 3 (क्षुल्लक नावे - अॅल्युमिना, कॉरंडम) हा एक नॉन-आण्विक पदार्थ आहे, ज्यामध्ये ionic आणि covalent असे दोन्ही प्रकारचे बॉन्ड खराबपणे वर्णन केले जाते. या प्रकरणांमध्ये नेहमीप्रमाणे, हे एक एम्फोटेरिक ऑक्साईड आहे. हे अॅल्युमिनियम हायड्रॉक्साईडच्या कॅल्सीनेशनद्वारे प्राप्त केले जाते, ज्यामध्ये एम्फोटेरिक गुणधर्म देखील असतात.
हायड्रेटेड अॅल्युमिनियम आयन हे कॅशनिक अॅसिड आहे, त्यामुळे विरघळणारे अॅल्युमिनियम क्षार अत्यंत हायड्रोलायझ्ड असतात.
अॅल्युमिनियम क्षारांपैकी, पोटॅशियम अॅलम KAl(SO 4) 2 ·12H 2 O - पोटॅशियम अॅल्युमिनियम सल्फेट डोडेकाहायड्रेट हे सर्वात जास्त वापरले जाते. हा एक नॉन-हायग्रोस्कोपिक, उत्तम प्रकारे क्रिस्टलायझिंग पदार्थ आहे. पोटॅशियम सल्फेट आणि अॅल्युमिनियम सल्फेट: त्याचे द्रावण दोन वेगवेगळ्या सल्फेटच्या द्रावणांचे मिश्रण म्हणून वागते. तुरटीची रचना सूत्राद्वारे व्यक्त केली जाऊ शकते: (SO 4) 2.

1. परिच्छेदाच्या मजकुरात दिलेल्या प्रतिक्रियांसाठी वर्णनात्मक समीकरणे लिहा.
2. अ) अॅल्युमिनियम, ब) अॅल्युमिनियम हायड्रॉक्साइड, i) पोटॅशियम तुरटीचे रासायनिक गुणधर्म दर्शविणारी प्रतिक्रिया समीकरणे तयार करा.
अॅल्युमिनियम क्षारांचे रासायनिक गुणधर्म

अमूर्ताचे मुख्य शब्द: कार्बन, सिलिकॉन, आयव्हीए गटाचे घटक, घटकांचे गुणधर्म, डायमंड, ग्रेफाइट, कार्बाइन, फुलरीन.

गट IV घटक आहेत कार्बन, सिलिकॉन, जर्मेनियम, कथील आणि शिसे. कार्बन आणि सिलिकॉनचे गुणधर्म जवळून पाहू. सारणी या घटकांची सर्वात महत्वाची वैशिष्ट्ये दर्शवते.

त्यांच्या जवळजवळ सर्व संयुगे, कार्बन आणि सिलिकॉनमध्ये टेट्राव्हॅलेंट , त्यांचे अणू उत्तेजित अवस्थेत आहेत. जेव्हा अणू उत्तेजित होतो तेव्हा कार्बन अणूच्या व्हॅलेन्स लेयरचे कॉन्फिगरेशन बदलते:

सिलिकॉन अणूच्या व्हॅलेन्स लेयरचे कॉन्फिगरेशन असेच बदलते:

कार्बन आणि सिलिकॉन अणूंच्या बाह्य उर्जा पातळीमध्ये 4 अनपेअर इलेक्ट्रॉन असतात. सिलिकॉन अणूची त्रिज्या मोठी आहे; त्याच्या व्हॅलेन्स लेयरवर रिक्त स्पॉट्स आहेत. 3 d-ऑर्बिटल्स, यामुळे सिलिकॉन अणू तयार करणाऱ्या बंधांच्या स्वरूपामध्ये फरक निर्माण होतो.

कार्बनच्या ऑक्सिडेशन अवस्था -4 ते +4 या श्रेणीत बदलतात.

कार्बनचे वैशिष्ट्यपूर्ण वैशिष्ट्य म्हणजे साखळी तयार करण्याची क्षमता: कार्बन अणू एकमेकांशी जोडतात आणि स्थिर संयुगे तयार करतात. तत्सम सिलिकॉन संयुगे अस्थिर असतात. साखळी तयार करण्याची कार्बनची क्षमता मोठ्या संख्येचे अस्तित्व निर्धारित करते सेंद्रिय संयुगे .

TO अजैविक संयुगे कार्बनमध्ये त्याचे ऑक्साईड, कार्बोनिक ऍसिड, कार्बोनेट आणि बायकार्बोनेट्स, कार्बाइड समाविष्ट आहेत. उर्वरित कार्बन संयुगे सेंद्रिय आहेत.

कार्बन घटक द्वारे दर्शविले जाते ऍलोट्रॉपी, त्याचे allotropic बदल आहेत डायमंड, ग्रेफाइट, कार्बाईन, फुलरीन. कार्बनचे इतर ऍलोट्रॉपिक बदल आता ज्ञात आहेत.

कोळसाआणि काजळीम्हणून पाहिले जाऊ शकते आकारहीनग्रेफाइटचे प्रकार.

सिलिकॉन एक साधा पदार्थ बनवतो - क्रिस्टलीय सिलिकॉन. अनाकार सिलिकॉन आहे - एक पांढरा पावडर (अशुद्धीशिवाय).

डायमंड, ग्रेफाइट आणि क्रिस्टलीय सिलिकॉनचे गुणधर्म तक्त्यामध्ये दिले आहेत.

ग्रेफाइट आणि डायमंडच्या भौतिक गुणधर्मांमधील स्पष्ट फरकांचे कारण भिन्न आहे क्रिस्टल जाळीची रचना . डायमंड क्रिस्टलमध्ये, प्रत्येक कार्बन अणू (क्रिस्टलच्या पृष्ठभागावरील अणू वगळून) तयार होतो चारशेजारच्या कार्बन अणूंशी समान मजबूत बंध. हे बंध टेट्राहेड्रॉनच्या शिरोबिंदूंकडे निर्देशित केले जातात (CH 4 रेणूप्रमाणे). अशा प्रकारे, डायमंड क्रिस्टलमध्ये, प्रत्येक कार्बन अणू टेट्राहेड्रॉनच्या शिरोबिंदूंवर स्थित समान चार अणूंनी वेढलेला असतो. डायमंड क्रिस्टलमधील C–C बॉण्ड्सची सममिती आणि सामर्थ्य त्याची अपवादात्मक ताकद आणि इलेक्ट्रॉनिक चालकतेची कमतरता निर्धारित करते.

IN ग्रेफाइट क्रिस्टल प्रत्येक कार्बन अणू 120° च्या कोनात एकाच समतलातील शेजारच्या कार्बन अणूंसह तीन मजबूत, समतुल्य बंध तयार करतो. या विमानात, सपाट सहा-सदस्य असलेल्या रिंगांचा एक थर तयार होतो.

याव्यतिरिक्त, प्रत्येक कार्बन अणू आहे एक न जोडलेले इलेक्ट्रॉन. हे इलेक्ट्रॉन एक सामान्य इलेक्ट्रॉन प्रणाली तयार करतात. स्तरांमधील कनेक्शन तुलनेने कमकुवत आंतरआण्विक शक्तींमुळे आहे. थर एकमेकांच्या सापेक्ष अशा प्रकारे स्थित आहेत की एका थराचा कार्बन अणू दुसऱ्या थराच्या षटकोनीच्या मध्यभागी स्थित आहे. लेयरमधील C–C बाँडची लांबी 0.142 nm आहे, स्तरांमधील अंतर 0.335 nm आहे. परिणामी, थरांमधील अणूंमधील बंधांपेक्षा थरांमधील बंध खूपच कमकुवत असतात. हे ठरवते ग्रेफाइटचे गुणधर्म: तो मऊ आहे, फ्लेक करणे सोपे आहे, त्याचा रंग राखाडी आहे आणि धातूची चमक आहे, विद्युत दृष्ट्या प्रवाहकीय आहे आणि हिऱ्यापेक्षा रासायनिकदृष्ट्या अधिक प्रतिक्रियाशील आहे. डायमंड आणि ग्रेफाइटच्या क्रिस्टल जाळीचे मॉडेल आकृतीमध्ये दर्शविले आहेत.

ग्रेफाइटचे डायमंडमध्ये रूपांतर करणे शक्य आहे का? ही प्रक्रिया कठोर परिस्थितीत पार पाडली जाऊ शकते - अंदाजे 5000 MPa च्या दाबावर आणि 1500 °C ते 3000 °C तापमानात उत्प्रेरकांच्या (Ni) उपस्थितीत अनेक तासांपर्यंत. उत्पादने मोठ्या प्रमाणात लहान क्रिस्टल्स (1 ते अनेक मिमी पर्यंत) आणि डायमंड धूळ आहेत.

कार्बिन- कार्बनचे ऍलोट्रॉपिक बदल, ज्यामध्ये कार्बन अणू प्रकारची रेखीय साखळी तयार करतात:

–С≡С–С≡С–С≡С–(α-carbine, polyyne) किंवा =C=C=C=C=C=C=(β-carbyne, polyene)

मजबूत आंतरआण्विक परस्परसंवादामुळे या साखळ्यांमधील अंतर ग्रेफाइट थरांमधील अंतरापेक्षा कमी आहे.

कार्बाईन ही काळी पावडर असून अर्धसंवाहक आहे. रासायनिकदृष्ट्या ते ग्रेफाइटपेक्षा अधिक सक्रिय आहे.

फुलरेन- C60, C70 किंवा C84 रेणूंद्वारे तयार झालेल्या कार्बनचे ऍलोट्रॉपिक बदल. C60 रेणूच्या गोलाकार पृष्ठभागावर, कार्बन अणू 20 नियमित षटकोनी आणि 12 नियमित पंचकोनांच्या शिरोबिंदूंवर स्थित आहेत. सर्व फुलरेन्स कार्बन अणूंची बंद रचना आहेत. फुलरीन क्रिस्टल्स एक आण्विक रचना असलेले पदार्थ आहेत.

सिलिकॉन.सिलिकॉनचे फक्त एक स्थिर अॅलोट्रॉपिक बदल आहे, ज्याची क्रिस्टल जाळी हिऱ्यासारखी आहे. सिलिकॉन कठोर, रीफ्रॅक्टरी आहे ( ट° pl = 1412 °C), मेटलिक शीनसह गडद राखाडी रंगाचा एक अतिशय नाजूक पदार्थ, मानक परिस्थितीत तो अर्धसंवाहक आहे.

घटक	सी	सि	गे	एस.एन	Pb
अनुक्रमांक	6	14	32	50	82
अणु वस्तुमान (सापेक्ष)	12,011	28,0855	72,59	118,69	207,2
घनता (n.s.), g/cm 3	2,25	2,33	5,323	7,31	11,34
t pl, °C	3550	1412	273	231	327,5
t किप, °C	4827	2355	2830	2600	1749
आयनीकरण ऊर्जा, kJ/mol	1085,7	786,5	762,1	708,6	715,2
इलेक्ट्रॉनिक सूत्र	2s 2 2p 2	3s 2 3p 2	3d 10 4s 2 4p 2	4d 10 5s 2 5p 2	4f 14 5d 10 6s 2 6p 2
विद्युत ऋणात्मकता (पॉलिंगच्या मते)	2,55	1,9	2,01	1,96	2,33

उदात्त वायूंचे इलेक्ट्रॉनिक सूत्र:

• तो - 1s 2 ;
• Ne - 1s 2 2s 2 2p 6 ;
• Ar - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 ;
• Kr - 3d 10 4s 2 4p 6 ;
• Xe - 4d 10 5s 2 5p 6 ;

तांदूळ. कार्बन अणूची रचना.

D.I. मेंडेलीव्हच्या रासायनिक घटकांच्या नियतकालिक सारणीच्या गट 14 (जुन्या वर्गीकरणानुसार गट IVa) मध्ये 5 घटक समाविष्ट आहेत: कार्बन, सिलिकॉन, जर्मेनियम, टिन, शिसे (वरील तक्ता पहा). कार्बन आणि सिलिकॉन हे धातू नसलेले आहेत, जर्मेनियम हे धातूचे गुणधर्म प्रदर्शित करणारे पदार्थ आहेत, कथील आणि शिसे हे विशिष्ट धातू आहेत.

पृथ्वीच्या कवचातील सर्वात सामान्य गट 14(IVa) घटक म्हणजे सिलिकॉन (पृथ्वीवरील ऑक्सिजननंतरचा दुसरा सर्वात मुबलक घटक) (वस्तुमानानुसार 27.6%), त्यानंतर: कार्बन (0.1%), शिसे (0.0014%), कथील ( 0.00022%), जर्मेनियम (0.00018%).

सिलिकॉन, कार्बनच्या विपरीत, निसर्गात मुक्त स्वरूपात आढळत नाही; ते केवळ बंधनकारक स्वरूपात आढळू शकते:

• SiO 2 - सिलिका, क्वार्ट्जच्या स्वरूपात आढळते (अनेक खडकांचा भाग, वाळू, चिकणमाती) आणि त्याचे प्रकार (एगेट, अॅमेथिस्ट, रॉक क्रिस्टल, जास्पर इ.);
• सिलिकॉन समृद्ध सिलिकेट: तालक, एस्बेस्टोस;
• अल्युमिनोसिलिकेट्स: फेल्डस्पार, अभ्रक, काओलिन.

जर्मेनियम, कथील आणि शिसे देखील निसर्गात मुक्त स्वरूपात आढळत नाहीत, परंतु काही खनिजांचा भाग आहेत:

• जर्मेनियम: (Cu 3 (Fe, Ge)S 4) - जर्मनाइट खनिज;
• टिन: SnO 2 - कॅसिटराइट;
• लीड: पीबीएस - गॅलेना; PbSO 4 - अँगलसाइट; PbCO 3 - cerussite.

14(IVa) गटातील सर्व घटक बाह्य ऊर्जा स्तरावर उत्तेजित अवस्थेत दोन जोडलेले पी-इलेक्ट्रॉन (व्हॅलेन्सी 2, उदाहरणार्थ, CO) असतात. उत्तेजित अवस्थेत संक्रमण करताना (प्रक्रियेला उर्जेची आवश्यकता असते), बाह्य स्तराचा एक जोडलेला एस-इलेक्ट्रॉन मुक्त पी-ऑर्बिटलवर "उडी मारतो", अशा प्रकारे 4 "एकाकी" इलेक्ट्रॉन तयार करतो (एक एस-सबलेव्हलवर आणि तीन p-sublevel) , जे घटकांच्या व्हॅलेन्स क्षमतांचा विस्तार करते (संतुलन 4 आहे: उदाहरणार्थ, CO 2).

तांदूळ. कार्बन अणूचे उत्तेजित स्थितीत संक्रमण.

वरील कारणास्तव, गट 14(IVa) चे घटक ऑक्सिडेशन स्थिती प्रदर्शित करू शकतात: +4; +2; 0; -4.

कार्बनपासून लीडपर्यंतच्या मालिकेतील s-सबलेव्हलपासून p-सबलेव्हलपर्यंत इलेक्ट्रॉनच्या "उडी" ला अधिकाधिक ऊर्जा लागते (शिसे अणूला उत्तेजित करण्यापेक्षा कार्बन अणूला उत्तेजित करण्यासाठी खूप कमी ऊर्जा लागते), कार्बन "अधिक स्वेच्छेने" संयुगे प्रवेश करते ज्यामध्ये व्हॅलेन्सी चार आहे; आणि आघाडी - दोन.

ऑक्सिडेशन अवस्थांबद्दलही असेच म्हटले जाऊ शकते: कार्बनपासून लीडपर्यंतच्या मालिकेत, ऑक्सिडेशन स्थिती +4 आणि -4 चे प्रकटीकरण कमी होते आणि ऑक्सिडेशन स्थिती +2 वाढते.

कार्बन आणि सिलिकॉन हे धातू नसलेले असल्याने, ते संयुगावर अवलंबून एकतर सकारात्मक किंवा नकारात्मक ऑक्सिडेशन स्थिती प्रदर्शित करू शकतात (अधिक इलेक्ट्रोनेगेटिव्ह घटक असलेल्या संयुगेमध्ये, C आणि Si इलेक्ट्रॉन सोडतात आणि कमी इलेक्ट्रोनेगेटिव्ह घटकांसह संयुगे वाढतात):

C +2 O, C +4 O 2, Si +4 Cl 4 C -4 H 4, Mg 2 Si -4

Ge, Sn, Pb, यौगिकांमध्ये धातू म्हणून नेहमी त्यांचे इलेक्ट्रॉन सोडतात:

Ge +4 Cl 4, Sn +4 Br 4, Pb +2 Cl 2

कार्बन गटातील घटक खालील संयुगे तयार करतात:

• अस्थिर अस्थिर हायड्रोजन संयुगे(सामान्य सूत्र EH 4), ज्यापैकी फक्त मिथेन CH 4 हे स्थिर संयुग आहे.
• नॉन-मीठ तयार करणारे ऑक्साइड- लोअर ऑक्साइड CO आणि SiO;
• ऍसिड ऑक्साइड- उच्च ऑक्साइड CO 2 आणि SiO 2 - ते हायड्रॉक्साइडशी संबंधित आहेत, जे कमकुवत ऍसिड आहेत: H 2 CO 3 (कार्बोनिक ऍसिड), H 2 SiO 3 (सिलिक ऍसिड);
• एम्फोटेरिक ऑक्साइड- GeO, SnO, PbO आणि GeO 2, SnO 2, PbO 2 - नंतरचे जर्मेनियम Ge(OH) 4, strontium Sn(OH) 4, शिसे Pb(OH) 4 च्या हायड्रॉक्साइड्स (IV) शी संबंधित आहेत;