Студопедия

Главная страница Случайная страница

КАТЕГОРИИ:

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






Способы получения






Древесный уголь получают нагреванием древесины без доступа воздуха; обугливанием животных остатков; неполным сгоранием органических веществ.

Графит – из смеси кокса и каменноугольной смолы (прокаливание в электропечах при 2200–2800°С); прессованием сажи и дальнейшим прокаливанием в электропечах при 1500–2000°С.

Алмаз – из графита при температуре»1800°С и давлении»6·109 Па с применением растворителей (расплавленных FeS, Та, Ni и др.). Получаются небольшие (до 0, 5 мм) темные кристаллы алмазов с примесями. Впервые искусственные алмазы получены в 1953 г. в Швеции. Алмаз получают также разложением углеводородов на поверхности затравочного кристалла при температуре 1000–1200°С и низком давлении 1, 3–6, 5·104 Па.

Карбин – окислительной дегидрополиконденсацией ацетилена (1963 г.), действием лазерного излучения на графит, из углеводородов или тетрахлорметана в низкотемпературной плазме.

Фуллерены – испарением графита в электрической дуге в атмосфере гелия (1985 г.).

Кремний получают восстановлением из оксида:

SiO2 + 2Mg Si + 2MgO; SiO2 + 2C Si + 2СО (в электропечи)

Кремний высокой чистоты получают восстановлением хлорида:

SiCl4 + 2Zn Si + 2ZnCl2, или SiCl4 + 2H2 Si + 4HCl.

Германий, олово и свинец получают термическим восстановлением их оксидов: GeO2 + 2H2 Ge + 2H2O;

SnO2 + 2C Sn + 2СО; PbO + CO Pb + CO2.

 

Химические свойства. По химическим и физическим свойствам углерод и его соединения резко отличаются от остальных элементов подгруппы.

Будучи типичным неметаллом, углерод в форме простого вещества, а также в соединениях с кислородом, азотом и серой способен образовывать кратные связи в группировках типа:

Для кремния и германия соединений с подобными связями не установлено. Олово и свинец образуют соединения, характерные для металлов.

При обычных условиях все аллотропные модификации углерода весьма инертны, другие элементы подгруппы химически достаточно активны и взаимодействуют со многими веществами. При увеличении температуры химическая активность всех веществ резко возрастает.

Реакции с простыми веществами:

С кислородом: Э (С, Si, Gе, Sn) + О2 ЭО2; 2Pb + О2 → 2PbО.

С водородом не взаимодействуют (углерод – по обратимой реакции в вольтовой дуге, образуя метан: С + 2Н2 ⇄ СН4).

С галогенами углерод взаимодействует только при нагревании, образуя с фтором фториды состава СF, С2F6, СF4 и др., а с другими галогенами – тетрагалогениды.

Кремний и германий реагируют с фтором при обычных условиях, образуя SiF4(г) и GeF4 соответственно. Олово реагирует с галогенами при нагревании, образуя тетрагалогениды (например, SnСl4). Свинец с галогенами не взаимодействует из-за образования на его поверхности пленки галогенида РbHal4.

С азотом реагирует только кремний при температуре более 1300°С:

3Si + 2N2 Si3N4.

С фосфором реагируют при нагревании кремний, германий и олово, образуя фосфиды состава ЭР, ЭР2, ЭР3.

С углеродом реагирует только кремний при температуре примерно 2000°С, образуя очень твердое инертное вещество SiС – карбид кремния (карборунд).

С серой: 4С + S8 4СS2 (аналогично реагируют Si и Ge);

Рb(Sn) + S → PbS(SnS).

С металлами углерод при нагревании образует карбиды, кремний (при нагревании) – силициды, германий, олово и свинец – сплавы.


Реакции со сложными веществами:

С водой: С(Si, Ge) + Н2О(г) СО(SiO2, GеО2) + Н2(г).

Олово и свинец с водой не реагируют.

С кислотами: с соляной и разбавленной серной кислотами углерод, кремний, германий не взаимодействуют. При реакции олова с соляной кислотой образуется хлорид SnCl2, с разбавленной серной кислотой олово реагирует медленно при нагревании, образуя сульфат SnSO4. Свинец соляной и разбавленной серной кислотами пассивируется, так как на его поверхности образуется пленка из нерастворимых продуктов (хлорида и сульфата).

С концентрированной серной кислотой углерод и кремний не взаимодействуют, остальные реагируют при нагревании:

Ge + 2H2SO4(конц.) Н2GeO3 + 2SO2(г) + Н2О;

Sn + 2H2SO4(конц.) SnSO4 + SO2(г) + H2O;

Pb + 3H2SO4(конц.) Pb(HSO4)2 + SO2(г) + 2Н2О.

С разбавленной азотной кислотой углерод, кремний и германий не взаимодействуют; олово и свинец реагируют, например:

3Рb + 8HNO3 3Pb(NO3)2 + 2NO + 4H2O.

С концентрированной азотной кислотой:

С + 4HNO3 → CO2 + 4NO2 + 2H2O; Ge + 4HNO3 H2GeO3 + 4NO2 + H2O;

Sn + 4HNO3 + 2H2O H2[Sn(OH)6] + 4NO2;

Олово пассивируется в холодной концентрированной азотной кислоте, свинец пассивируется и в холодной, и в горячей, так как нитрат свинца Pb(NO3)2 нерастворим в концентрированной азотной кислоте.

Кремний взаимодействует со смесью концентрированных азотной и плавиковой кислот: Si + 4HNO3 + 18HF → 3H2[SiF6] + 4NO + 8Н2О.

Со слабыми кислотами реагируют только олово и свинец.

Со щелочами углерод не реагирует; кремний взаимодействует как в растворе, так и в расплаве; германий – только в присутствии окислителя; олово и свинец – медленно при нагревании:

в растворе: Si + 2NaOH + H2O → Na2SiO3 + H2;

в расплаве: Si + 4КОН К4SiO4 + 2Н2;

Ge + 2КОН + 2Н2О2 → К2GеО3 + 3Н2О;

Sn + 4KOH(р-р) + 2Н2О К4[Sn(OH)6] + Н2;

Рb + 2КОН(ж) К2РbО2 + Н2.

 


Поделиться с друзьями:

mylektsii.su - Мои Лекции - 2015-2024 год. (0.008 сек.)Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав Пожаловаться на материал