P2 prvky – IV.A skupina – otázka z chemie

 

   Otázka: P² prvky – IV.A skupina

   Předmět: Chemie

   Přidal(a): Johana

 

IV.A skupina = p² prvky

• Prvky s valenčními elektrony v orbitalech s a p
• Elektronová konfigurace ns²np² – 4 valenční elektrony
• A skupina, nepřechodné prvky
• Do stabilnější konfigurace vzácného plynu
  • Přebývají 4 elektrony – zaujímají podobu kationtů
    • Reakce s prvky s vyšší elektronegativitou
  • Přebývají 4 elektrony – zaujímají podobu aniontů
    • Reakce s prvky s nižší elektronegativitou
  • Většinou tvoří kovalentní sloučeniny, ale i iontové sloučeniny (např. chloridy)
  • Patří sem:
    • Uhlík C
    • Křemík Si
    • Germanium Ge
    • Cín Sn
    • Olovo Pb
    • Císař Sicilský Germány Snadno Pobil

 

Vlastnosti

• S rostoucím Z klesá
  • Stálost sloučenin s oxidačním číslem IV
  • Elektronegativita
  • Reaktivita
• S rostoucím Z stoupá
  • Stálost sloučenin s oxidačním číslem II
  • Kovový charakter
• C – nekov
• Si, Ge – polokov
• Sn, Pb – kovy

 

Křemík

• Dvě modifikace (uměle připravované)
  • Hnědý prášek
  • Šedá krystalická látka
    • Struktura jako diamant X vazby méně pevné
  • Polovodič
    • Jeho vodivost stoupá s teplotou
  • Velmi málo reaktivní, reaguje za vysokých teplot
  • nejrozšířenější prvek zemské kůry (95%, po kyslíku)
    • Oxid křemičitý SiO₂ = křemen
    • Hlinitokřemičitany
    • Křemičitany

 

Sloučeniny

Bezkyslíkaté sloučeniny

• Silany Si_nH_2n+2
  • Sloučeniny křemíku s vodíkem
  • Uměle připravené
  • Nestálé, reaktivní
• Křemičité halogenidy SiX₄
  • Těkavé
  • Fluorid křemičitý SiF₄
• Silicidy
  • Sloučeniny křemíku s kovy
• Karbid křemičitý SiC
  • Brusný materiál

 

Kyslíkaté sloučeniny

• Oxidační číslo křemíku +IV
• Stabilní sloučeniny (pevná vazba Si-O)
• Oxid křemičitý SiO₂
  • Pevná látka
  • Velmi vysoká teplota tání
  • = křemen
    • Ametyst – fialová
    • Záhněda – hnědá
    • Citrín – žlutá
    • Růženín – růžová
    • Křišťál – čirý
  • Odolný vůči vodě i kyselinám, kromě HF

 

• Křemičitany X₂SiO₃
  • Rozpustné ve vodě
  • Hlinitokřemičitany
    • Vznikají náhradou některých atomů křemíku v křemičitanech atomy hliníku
    • Živce
      • Na[AlSi₃O₈] = albit (sodný živec)
      • K[AlSi₃O₈] = ortoklas (draselný živec)
      • Zvětráváním živců = kaolinit (v kaolínu – porcelán)
    • Hlinitokřemičitan vápenatý – cementy
    • Technické suroviny
      • Křemenný písek
        • Výroba skla, porcelánu
      • Křemenné sklo
    • Kyselina tetrahydrogenkřemičitá H₄SiO₄
      • Vysušováním → polymerní sol → rosolovitý gel → silika gel
        • Silika gel – sušidlo plynů, odstraňovač pachů
      • Vodní sklo
        • Vodný roztok křemičitanů alkalických kovů
        • Výroba
          • Tavení písku se sodou nebo potaší
          • Konzervační, tmelící, impregnační prostředel
        • Polysiloxany = silikony
          • Organokřemičité polymerní látky (oleje, pasty, kaučuky, pryskyřice)
          • Chemicky a tepelně odolné, hydrofobní

Využití

• Hutnictví – výroba slitin
• Výroba silikonových polymerů
• Výroba polovodičů a integrovaných obvodů
• Sluneční baterie

 

Výroba skla

• Tavením sklářského kmene
  • = křemenný písek + příměsi (uhličitany, různé oxidy)
  • Druhy skel
    • Tabulkové a lahvové
      • Příměs – NaO a CaO
    • Draselné (K₂O) a křemenné sklo
      • Tepelně odolné sklo
    • Simax
      • Boritokřemičitá, odolná skla
    • Olovnatá skla
      • Příměs – B₂O₃
      • Optická zařízení
    • Barevná skla
      • Zelená Fe²⁺
      • Hnědá Fe³⁺
      • Červená Au^+,3+
      • Modré Co²⁺
    • Vodní sklo
      • SiO₂ + křemičitan alkalického kovu
      • Impregnace lepenky, vajec, lepidlo

 

Olovo

• Šedomodrý, lesklý, kujný kov
• Velká hustota
• Měkký (lze válcovat na plechy)
• Reaktivnější než cín, na povrchu vrstvička jeho oxidů
• Olovnaté sloučeniny stálejší než olovičité
• Pouze v anorganických sloučeninách
• Sulfid olovnatý PbS
  • = galenit

 

Sloučeniny

• Tetraethylplumbium (tetraethylolovo) Pb(C₂H₅)₄
  • Organokovová sloučenina
  • Antidetonační přísada do benzínu
  • Spalováním jedovaté olovnaté sloučeniny
  • Zvyšuje oktanové číslo benzínu
• Oxid olovičitý PbO₂
  • Kladná elektroda v akumulátorech
• Oxid olovnato-olovičitý Pb₃O₄ = minium = suřík
  • Výroba antikorozních nátěrových směsí – základové barvy

 

Využití

• Výroba akumulátorů, tetraethylolova
• Ochranné štíty rentgenových přístrojů, v jaderné technice (nepropustné pro rentgenové a radioaktivní záření)
• Rybaření (olůvka)

 

Akumulátory

• Olověný akumulátor = galvanický článek s elektrodami na bázi olova a elektrolytem (kyselina sírová)
• Katoda = olovo
• Anoda = oxid olovičitý (PbO₂)
• Elektrolyt = kyselina sírová (H₂SO₄) 35%
• Vybíjením se elektrody přeměňují na síran olovnatý (PbSO₄) a elektrolyt je ochuzován o kyselinu sírovou a obohacován o vodu
• Při vybíjení ↓koncentrace elektrolytu a naopak při nabíjení ↑ koncentrace
• Celková reakce vybíjení
  • Na záporné elektrodě
  • Na kladné elektrodě
    • PbO₂ + 4H⁺ + (SO₄)²⁻ + 2e− → PbSO₄ + 2H₂O
  • Při nabíjení probíhají uvedené reakce opačným směrem

 

Slitiny

• Tvrdé olovo + Sb, Sn, Ag
• Měkká slitina pro pájení + Sn
• Ložiskový kov + Sn (80 – 90 %) + Cu + Sb
• Výroba broků + As