14. skupina

Jaké jsou allotropní modifikace uhlíku?

Grafit, fulleren, diamant.

Grafit:

Má strukturu vrstveného uspořádání, což dovoluje snadné klouzání vrstev, což přispívá k jeho vlastnostem jako maziva. Teplota tání: 3650 °C.

Fullereny

Zvláštní struktury, které mají molekulární formu a vynikající schopnost stabilního uložení elektronů. Teplota tání: 600 °C.

Diamant

Nejkvalitnější forma uhlíku s extrémně silnými vazbami, což mu dává jeho tvrdost. Teplota tání: 3820 °C.

Jaká je vazebná energie C-C?

350 kJ·mol−1. Uhlíkové vazby jsou energeticky velmi stabilní.

Jaká je tendence k řetězení mezi prvky C, Si, Ge, Sn, Pb?

C >> Si ≈ Ge > Sn ≈ Pb

CO (oxid uhelnatý)

• jedovatý plyn, který vzniká při nedokonalém spalování uhlíku.

  • HCOOH → CO + H2O (katalýza H2SO4)

  • CO + OH- → HCOO-

CO2 (oxid uhličitý)

CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + H2O + CO2

Důlležité funkční deriváty kyseliny uhličité?

Fosgen a močovina.

Freony

• Zvláštní skupina sloučenin, které se dříve používaly jako chladící prostředky, ale byly nahrazeny kvůli své destrukci ozonové vrstvy.

• CCl4 + HF → CFCl3 + HCl

Karbidy a acetylidy

• Obsahují elektropozitivní prvky a mají různé aplikace ve výrobě a syntézách v chemickém průmyslu.

• Al4C3 + 12H2O → 4Al(OH)3 + 3CH4

• CaC2 + 2H2O → Ca(OH)2 + H–C≡C–H

Srovnání CO2 a SiO2

• C—O: 340 kJ, C=O: 800 kJ

• Si—O: 370 kJ, Si=O: 640 kJ

Struktura SiO2

• různé formy oxidu křemičitého: Může existovat v různých krystalických strukturách jako křemíkový oxid (SiO) nebo v amorfní formě.

• Diamantová a křemíková struktura: SiO, β-kristobalit.

Silikagel

granulovitá, pórovitá forma oxidu křemičitého (SiO2) vyráběná synteticky z křemičitanu sodného. Je vysoce porézní, kolem 800 m2/g, což mu umožňuje snadno adsorbovat vodu.

Na2SiO3 + H2SO4 + H2O → Na2SO4 + H4SiO4 → SiO2 x H2O

Křemičitany (silikáty)

Základní stavební jednotka: Tetraedr SiO4 2-, jejich struktura závisí na spojení Si-O-Si.

Různé struktury: Může mít řetězovité (pyroxeny) a vrstevnaté struktury (azbesty), což ovlivňuje vlastnosti silikátů.

Polysiloxany

• Me2SiCl2 + 2H2O Me2Si(OH)2 + 2HCl

• konjugací Me2Si(OH)2 za odštěpení vody vznikají polymery

• funkčnost monomeru = počet funkčních (reaktivních) skupin

Význam Si a jeho sloučenin

- silikony (materiály na bázi siloxanů)

- Si - polovodiče

- hlinitokřemičitany živce (KAlSi3O8), jíly (keramika), zeolity (molekulová síta apod.

- cementy

složení běžného skla

přibližně: Na2O . CaO . 6SiO2

jaké přísady ovlivňují teplotní rozatžnost skla

B2O3, Al2O3

jaké přísady ovlivňují chemickou odolnost

B2O3, K+

jaké přísady ovlivňují zbarvení

FeIII, CrIII, CoII

účinek HF na sklo

SiO2 + 6HF → SiF62− + 2H3O+

inertní pár

• Inertní elektronový pár je koncept, který vysvětluje nižší tendenci prvků šesté a sedmé periody dosahovat vyšších oxidačních čísel. Lze to ilustrovat např. na stabilitě sloučenin prvků 13. skupiny v oxidačním stavu I.

• Toto je způsobeno tím, že 6s elektrony jsou silněji poutány k atomovému jádru a jejich excitace je proto energeticky náročnější.