Tetrely – maturitní otázka

 

Otázka: Tetrely (prvky p2)

Předmět: Chemie

Přidal(a): Arichild

 

Co jsou to tetrely?

• prvky 14. (IV. A) skupiny – p²-prvky
• 4 valenční elektrony -> ns²np²
• všechny jsou pevné látky
• C a Si nekovy, Ge polokov, Sn a Pb kovy
• vaznost – C max 4, ostatní max 6 (můžou využít prázdné nd orbitaly)
• stabilní ox. č.: II, IV, -III

 

Co je to uhlík?

Výskyt

• volný – krystalizuje ve dvou alotropických modifikacích – diamant (krychlová soustava), grafit (hexagonová soustava)
• vázaný – anorg – nerosty: kalcit CaCO₃, magnezit MgCO₃; horniny: dolomit, vápenec; v atmosféře CO₂
  • org – ve všech organických sloučeninách -> biogenní prvek

 

Vlastnosti

• schopnost řetězit se, vytvářet násobné vazby
• málo reaktivní (reaguje při vyšších teplotách)
• nízká elektronegativita -> netvoří vodíkové můstky

 

Výroba

• rozklad org. sloučenin bez přístupu vzduchu
• uměle se vyrábí modifikace – diamant i grafit

 

Využití

• grafit – výroba elektrod, tužek, moderátory jaderných reaktorů
• diamant – nejvyšší tvrdost -> obrábění, vrtné hlavice, šperkařství
• aktivní uhlí – pórovitá forma s velkým povrchem – absorpce plynných látek -> filtry, léčení TS (živočišné uhlí)
• saze – technický uhlík – odpad při nedokonalém spalování (2C + O₂ => 2CO), plnidlo a barvivo pneumatik a plastů

 

Sloučeniny

• CS₂ – sirouhlík
  • 0 barva, jedovatá tekutina, nerozpustná ve vodě
  • nepolární rozpouštědlo
  • vzniká přímou syntézou za vysokých teplot
    • C + 2S => CS₂

• HCN – kyanovodík
  • 0 barva, kapalina, rozpustná ve vodě
  • prudký jed -> ochrnutí dýchacího centra
  • roztok – kys. kyanovodíková je velmi slabá kys.
  • soli – kyanidy – prudce jedovaté př. KCN kyanid draselný

• karbidy – sloučeniny C s elektropozitivnějšími prvky
  • tvrdé, pevné vysoká teplota tání
  • iontové – C + alkalické kovy/kovy alkalických zemin, s vodou tvoří acetylen
  • kovalentní – SiC, B₄C

 

Oxidy

• CO – uhelnatý
  • 0 barva a zápach, málo rozpustný ve vodě
  • jedovatý plyn -> váže se na hemoglobin -> zabraňuje přenosu O₂
  • reaktivní, silné redukční činidlo
  • vznik nedokonalým spalováním
    • 2C + O₂ => 2CO

• CO₂ – uhličitý
  • 0 barva a zápach, dobře zkapalnitelný
  • odpad DS člověka
  • lahve – černý pruh
  • slabé oxidační činidlo
  • ochlazením vzniká suchý led
  • vzniká dokonalým spalováním
    • C + O₂ => CO₂

 

Kyseliny

• H₂CO₃ – uhličitá
  • dvojsytná, slabá, nestálá, existuje jen ve vodném roztoku
  • soli – uhličitany – nerozpustné ve vodě, výroba pracích prostředků a skla (K₂CO₃ potaš, Na₂CO₃ soda)
    • hydrogenuhličitany – rozpustné ve vodě, využití v potravinářství a lékařství (NaHCO₃ jedlá soda)
  • COCl₂ fosgen – derivát, bojový plyn za první světové
  • CO(NH₂) močovina – diamid, součást moči (savci, obojživelníci, některé ryby)

 

Co je to křemík?

Výskyt

• druhý nejrozšířenější prvek na Zemi
• přírodně – anorg. kyslíkaté sloučeniny
• oxidační č. IV
• křemen SiO₂, křemičitany (granát, turmalín), hlinitokřemičitany (slída, živec)

 

Vlastnosti

• tmavošedá, kovově lesklá, tvrdá krystalická látka
• strukturou se podobá diamantu – méně pevné vazby -> křehčí
• ve většině sloučenin čtyřvazný
• nízká elektronegativita -> kovalentní vazby
• netvoří vodíkové můstky
• málo reaktivní (reaktivní za vyšších teplot)
• odolný vůči kyselinám (kromě HF)

 

Výroba

• redukce oxidu křemičitého karbidem vápenatým nebo uhlíkem v el. pecích
  • SiO₂ + CaC₂ => Si + Ca + 2CO
  • SiO₂ + 2C => Si + 2CO

 

Využití

• polovodič v elektrotechnice -> mikročipy

 

Sloučeniny

• Silany
• • Si + H
  • obecný vzorec stejný jako alkany (2n+2)
  • samozápalné, reaktivní
• Halogenidy křemičité
• • těkavé
  • SiF₄ – fluorid křemičitý
• Oxidy
• • SiO₂ – křemičitý
    • pevný, tvrdý, obtížně tavitelný
    • základní struktura – tetraedr – 4 vrcholy atomy kyslíku spojené pevnými vazbami, křemík uprostřed
    • odolný vůči vodě a kyselinám (kromě HF)
    • v přírodě – písek
    • využití – stavebnictví, výroba skla a porcelánu, šperkařství (záhněda, ametyst, citrín, růženín, křišťál)
• Kyseliny
• • křemičitá – vzniká z ní silikagel (využití v laboratořích viz. Hanka a Agelab)
• Křemičitany
• • vznikají tavením SiO₂ s hydroxidy a uhličitany alkal. kovů
    • SiO₂ + 2NaOH => Na₂SiO₃ + H₂O
  • základní stavební jednotka – tetraedr SiO₄
• Silikony
• • syntetické organokřemičité polymerní sloučeniny

 

Co je to germanium, cín a olovo?

Germanium Ge

• vzácný kov/polokov
• podobný křemíku – křehký, šedobílý, lesklý
• oxidační č. : -IV, +II, +IV
• využití – polovodič, tranzistory, optika, katalyzátor při výrobě polymerů, supravodiče

 

Cín Sn

• elementárně vzácně
• sloučeniny – SnO₂ kasiterit (cínovec)
• stříbrolesklý, měkký, kujný kov
• dá se válcovat na tenkou folii – staniol
• výroba – redukce oxidu cíničitého uhlím
  • SnO₂ + 2C => Sn + 2CO
• využití – potravinářský průmysl (konzervy, kotle, trubky), výroba slitin (bronz = měď + cín), ochrana proti korozi = pocínování
• cín šedý – cínový mor – dlouhodobé působení teploty pod 13^o způsobuje postupný rozpad (hlavně nádobí)

 

Olovo Pb

• elementárně vzácně
• sloučeniny – PbS galenit
• těžký a měkký kov, jedovatý, na vzduchu povrch oxiduje na oxid olovnatý (ochrana před další oxidací), rozpustný v kys. dusičné
• výroba – pražení galenitu na oxid olovnatý a následná redukce
  • 2PbS + 3O₂ => 2PbO + 2SO₂
  • PbO + C => Pb + CO
• využití – stínění na rentgenu (dveře), střelivo