Элементы IV а подгруппы

1. Общая характеристика элементов

2. Природные формы и методы получения

3. Простые вещества и соединения элементов

4. Области применения

1. Общая характеристика элементов

Углерод, кремний, германий, олово и свинец – элементы IVА-подгруппы Периодической системы Д. И. Менделеева. Углерод и кремний являются типичными неметаллами, а олово и свинец – типичными металлами.

Углерод является основой органической химии, главным органогенным элементом, необходимым компонентом организма всех живых существ.

Кремний – основной элемент неорганической химии и всей неживой природы.

Германий занимает промежуточное положение. При обычных температурах он является полупроводником, имеет атомную кристаллическую решетку и очень хрупок, проявляет неметаллические свойства. Однако при повышенных температурах германий приобретает характерные металлические свойства, такие как пластичность и высокую электропроводность.

Атомы углерода, кремния, германия, олова и свинца в основном состоянии имеют сходную структуру внешнего электронного слоя и относятся к р-элементам.

Полными электронными аналогами являются только германий, олово и свинец – у них одинаковая электронная конфигурация и внешнего уровня и и предыдущего подуровня. Они обладают близкими химическими свойствами.

Число неспаренных электронов в основном состоянии равно – 2, а валентно-возбужденном – 4, то основные валентности всех элементов II и IV. Начиная с кремния, р-элементы IVА- подгруппы имеют d-орбитали. Это определяет возможность образования связей по донорно-акцепторному механизму и приводит к увеличению валентности в координационных соединениях до VI. У углерода, в виду отсутствия d-подуровня валентность в соединениях не может быть более IV, он не способен образовывать комплексные соединения. Это обстоятельство, а также самый маленький размер атома и наибольшая электроотрицательность углерода объясняют, почему химические свойства этого элемента существенно отличаются от химических свойств элементов IV А подгруппы.

Таблица 1.

Основные характеристики элементов ivа подгруппы

Основные характеристики	С	Si	Ge	Sn	Pb
Атомный радиус, нм	0,077	0,118	0,139	0,158	0,175
Потенциал ионизации, В Э0 → Э+ + ē Э+ → Э2+ + ē	11,26 24,38	8,15 16,34	8,13 15,95	7,30 14,56	7,42 14,91
Электроотрицательность, эВ	2,50	1,90	2,01	1,96	2,33
Плотность, г/см3	3,51(алмаз)	2,33	5,35	7,29 (5,85)	11,34
Твердость по шкале Мооса	10	7	6,3	1,8	1,5
Сравнительная электропроводность	-	полупроводник	полупроводник	7,2	4,6
Температура кипения, °C	-	3249	2700	2362	1725
Температура плавления, °C	-	1415	958,5	231,8	327,4
Содержание в земной коре, % (масс.)	0,48	27,6	7·10-4	8·10-3	1,6·10-3