10. Uhlík a křemík copy

10.
Uhlík a křemík

• charakteristika prvků 14. skupiny

• vlastnosti a výskyt

• kyslíkaté a bezkyslíkaté sloučeniny

• výroba skla

• charakteristika polokovů

Tetrely

• 14. skupina, IV. A

• C, Si, Ge, Sn, Pb,

• obecná elektronová konfigurace: ns2 np2 (4 valenční elektronů)

• pouze pevné látky

• nekovy (C), polokovy (Si, Ge), kovy (Sn, Pb)

• charakteristické vlastnosti

  • tvrdost a křehkost: uhlík, křemík, germanium

  • tažnost: cín

  • kovové vlastnosti: olovo

UHLÍK

Vlastnosti

• značka: C

• pevná látka (za standardních podmínek)

• nekov, biogenní prvek

• nedokáže vytvářet vodíkové můstky kvůli nízké elektronegativitě

• málo reaktivní, s jinými prvky reaguje až při vyšší teplotách

  • čtyřvazný

• k reakcím se používají technické formy uhlíku: koks, uhlí

  • koks – vzniká tepelným zpracováním uhlí bez přístupu kyslíku na několik hodin

    • palivo při výrobě železa

  • uhlí – vzniká mrtvou rostlinou hmotou vystavenou v teple a tlaku po stovky milionů let

    • palivo pro výrobu elektřiny v tepelných elektrárnách

Výskyt

• Elementární uhlík

  • vyskytuje se ve dvou významných alotropických modifikacích (má více, liší se krystalovou strukturou)

    Diamant

• nejtvrdší nerost v přírodě (tvrdost = 10)

• nevede elektrický proud

• opracování tvrdých materiálů, šperkařství

• krychlová krystalická soustava

  Granit

• tuha

• měkký, vede elektrický proud

• tužky, moderátory jaderných reaktorů

• šesterečná vrstvovitá struktura

• Vázaný uhlík

  • v minerálech (CaCO3 – kalcit, MgCO3 – magnezit)

  • v horninách (vápenec 80+ % CaCO3, uhlí)

    • hornina = směs minerálů (nerostů = homogenní přírodní pevná látka, výjimka: rtuť)

Bezkyslíkaté a kyslíkaté sloučeniny

• Bezkyslíkaté sloučeniny

• Sirouhlík CS2

  • bezbarvá jedovatá kapalina

  • nepolární rozpouštědlo (rozpouští nepolární látky)

• Kyanovodík HCN

  • bezbarvá velmi jedovatá kapalina

  • ve vodě disociuje na kyselinu kyanovodíkovou HCN (aq)

    • velmi slabá kyselina

    • soli: kyanidy – prudce jedovaté (kyanid draselný KCN)

• Karbidy

  • sloučeniny uhlíku s elektropozitivnějšími prvky

  • tvrdé, pevné, vysoká teplota tání

  • karbid křemíku SiC (brusivo – smirkový papír)

  • karbid vápenatý CaC2

    Kyslíkaté sloučeniny

    Oxid uhelnatý CO

  • bezbarvý jedovatý plyn

  • váže se na hemoglobin místo kyslíku

  • vzniká při spalování uhlovodíku za nedostatku kyslíku

    Oxid uhličitý CO2

  • bezbarvý plyn

  • vzniká při dokonalém spalování uhlovodíků, dýchání – katabolický proces

  • do organických látek je vázán fotosyntézou – anabolický proces

  • skleníkový plyn – přispívá k zahřívání planety

  • využití: ochlazený se nazývá suchý led – náplň hasících přístrojů, perlivost vod

    Kyselina uhličitá H2CO3

  • slabá dvojsytná kyselina

  • vzniká rozpuštěním oxidu uhličitého ve vodě

  • vytváří dva druhy solí:

    • hydrogenuhličitany (rozpustné ve vodě)

    • uhličitany (nerozpustné ve vodě)

      Fosgen COCl2 (chlorid karbonylu)

  • derivát kyseliny uhličité