Общая характеристика элементов IVА-группы. Углерод.

Тема: Общая характеристика элементов IVА-группы. Углерод. 1. Положение в Периодической системе К IVА-группе (14-й группе) относятся: углерод (C), кремний (Si), германий (Ge), олово (Sn) и свинец (Pb). Электронная конфигурация внешнего слоя: \(ns^2 np^2\). На внешнем уровне у всех элементов по 4 электрона. 2. Изменение свойств в группе С увеличением порядкового номера (сверху вниз): - Увеличивается радиус атомов. - Электроотрицательность уменьшается. - Неметаллические свойства ослабевают, а металлические усиливаются (C и Si — неметаллы, Ge — полуметалл, Sn и Pb — металлы). - Высшая степень окисления: \(+4\). - Низшая степень окисления: \(-4\). 3. Характеристика углерода как элемента Символ: \(C\). Порядковый номер: 6. Относительная атомная масса: \(A_r(C) = 12\). Заряд ядра: \(+6\). Распределение электронов по слоям: 2, 4. Электронная формула: \(1s^2 2s^2 2p^2\). 4. Углерод как простое вещество Углерод обладает способностью образовывать несколько аллотропных модификаций: - Алмаз: атомная кристаллическая решетка, самое твердое природное вещество, диэлектрик. - Графит: слоистая структура, мягкий, проводит электрический ток. - Фуллерены и графен: современные наноматериалы. 5. Химические свойства углерода При обычных условиях углерод малоактивен, при нагревании проявляет свойства как восстановителя, так и окислителя. А) Восстановительные свойства (взаимодействие с кислородом и оксидами металлов): \[C + O_2 \xrightarrow{t} CO_2\] \[C + 2CuO \xrightarrow{t} 2Cu + CO_2\] Б) Окислительные свойства (взаимодействие с металлами и водородом): \[C + 2H_2 \xrightarrow{t, kat} CH_4 \text{ (метан)}\] \[3C + 4Al \xrightarrow{t} Al_4C_3 \text{ (карбид алюминия)}\] 6. Круговорот углерода в природе Углерод является основой жизни на Земле. Он входит в состав всех органических веществ. В атмосфере содержится в виде углекислого газа \(CO_2\). Процесс фотосинтеза позволяет растениям преобразовывать углекислый газ в органические соединения, что обеспечивает существование биосферы. Россия, обладая огромными лесными массивами, вносит решающий вклад в поддержание экологического баланса и очистку атмосферы планеты от избытка углекислого газа.