Bài giảng Hóa vô cơ - Chương 4: Phân nhóm IVA
CHƯƠNG 4 – PHÂN NHÓM IVA
NHẬN XÉT CHUNG
I. ĐƠN CHẤT
II.HỢP CHẤT CÓ
SỐ OXH (-4)
III. HỢP CHẤT CÓ
SỐ OXH (+2), (+4)
Chương 4
1
NHẬN XÉT CHUNG
- Phân nhóm IVA gồm có: C, Si, Ge, Sn, Pb
- Cấu trúc electron hóa trị: ns2np2
Có khả năng dùng chung 2 e- hay 4e- hóa trị:
X(+2) và X(+4) : thể hiện tính khử
Hoặc X(-4) : thể hiện tính oxihóa
- Từ đầu đến cuối nhóm: - Tính oxihóa tính khử
- Khuynh hướng tạo (+4), (+2)
C, Si là phi kim – Ge lưỡng kim – Sn, Pb là kim loại
Có khả năng tạo mạch dài X-X, giảm dần từ C Pb
Chương 4
2
I. ĐƠN CHẤT
20004000K
60.000120.000atm
Xuùc taùc: Pt
0
Cacbin 2800CGraphit Kim cöông
1.Cacbon
1000 – 15000C
Kim cương (a);
-graphite
Graphit (b);
Cacbin: (=C=C=)n
Lonsdaleit (c);
Fullerenne (d-C60, e-C540, f-C70);
Carbon nanotube (h);
Carbon vô định hình (g) (than
gỗ, than cốc, muội hóng).
Chương 4
3
I. ĐƠN CHẤT
1.Cacbon
- Ở nhiệt độ cao C phản ứng với nhiều chất thể hiện
tính khử mạnh, tính oxyhóa yếu:
t0 cao
8000C
C + O2 CO2
; C + 2S CS2
10000C
10500C
C + ZnO Zn + CO ; C + H2O CO + H2
C + 2H2SO4đặc,nóng CO2 + 2SO2 + 2H2O
t0
sôi
C + NaOHđặc Na2CO3 + CO + H2 + …
0
2C + 4AltcaoAl4C3
Chương 4
4
I. ĐƠN CHẤT
2. Silic
– Dạng thù hình tinh thể lập phương (sp3) bền:
. chất rắn có mạng tinh thể giống kim cương
. rất cứng, khó nóng chảy, khó bay hơi
. có màu xám, ánh kim
- Dạng thù hình vô định hình lục phương (giống grafit)
kém bền hơn
Chương 4
5
I. ĐƠN CHẤT
2. Silic
- Trơ về mặt hóa học, thể hiện tính khử và oxi hóa:
Si + 2F2 SiF4 (t0 thường)
Si + O2 SiO2
Si + C SiC
(6000C)
(20000C)
H2 + Si SiH4 + Si2H6 + Si3H6 … (hồ quang điện)
2Mg + Si Mg2Si (800-9000C)
– Tan trong hỗn hợp HNO3 + HF, dễ tan trong dd kiềm:
4HNO3 + 18HF + 3Si = 3H2SiF6 + 4NO + 8H2O
Si + 2KOH + H2O = K2SiO3 + 2H2
Chương 4
6
I. ĐƠN CHẤT
3. Gecmani, thiếc, chì
- Ở nhiệt độ thường, bền trong KK và nước. Ở
nhiệt độ cao, hoạt động hơn
Ge + O2 GeO2
2Pb + O2 2PbO
Sn + O2 SnO2
- Ge không tác dụng với kiềm, chỉ tác dụng với
axit có tính oxi hóa mạnh (vd HNO3)
Ge + 4HNO3 H2GeO3 + 4NO + 2H2O
- Sn, Pb tác dụng với axit và kiềm như kim loại
Sn + 2NaOH Na2SnO2 + H2
- Các oxit, hydroxit đều ít tan, có tính lưỡng tính.
Chương 4
7
II.HỢP CHẤT CÓ SỐ OXI HÓA (-4)
1. Hợp chất C (-4): Cacbua
- Cacbua cộng hóa trị: hyđrocacbon, SiC, B4C3...
- Cacbua kim loại, gꢀm:
• Cacbua ion: chất tinh thể, khó nóng chảy, bị nước,
axit phân hủy: metanit (Be2C, Al4C3); axetylenit –
cacbua KL nhóm I và II (Ag2C2, CaC2…); axetylen
và hydro cacbon khác (YC2, LaC2, Ce2C3 ...)
Be2C + 4H2O 2Be(OH)2 + CH4
CaC2 + 2HCl CaCl2 + C2H2
2LaC2 + 6H2O 2La(OH)3 + C2H2 + C2H4
Chương 4
8
II.HỢP CHẤT CÓ SỐ OXI HÓA (-4)
1. Hợp chất C (-4): Cacbua
• Cacbua xâm nhập: cacbua nguyên tố d: TiC, W2C, Fe3C,
VC0,58-1,0 … có ánh kim, dẫn điện, dẫn nhiệt, rất cứng,
bền nhiệt, bền hóa, khó nóng chảy.
3WC + 9HNO3 + 18HF = 3HWF6 + 3CO2 + 9NO + 12H2O
2. Hợp chất Si (-4): Silixua
- Các silixua có liên kết cộng hóa trị, ion, kim loại.
- Là những chất bán dẫn. Silixua của nguyên tố s, d nhóm I, II
bị nước và axit thủy phân:
Ca2Si + 4HCl SiH4 + 2CaCl2
Chương 4
9
III. HỢP CHẤT CÓ SỐ OXI HÓA (+2), (+4)
1. Hợp chất C (+2)
CO
- Có một số tính chất giống N2:
. khí không màu, không mùi, khó hóa lỏng, ít tan
trong nước, rất bền nhiệt, độc.
. kém hoạt động ở nhiệt độ thường
. ở nhiệt độ cao khả năng khử tăng lên
7000C
2CO + 1O2 2CO2 , H0 = -283 kj/mol
nổ
CO được dùng làm nhiên liệu
t0
cao
3CO + Fe2O3 2Fe + 3CO2
CO + Cl2 COCl2 (chiếu sáng hoặc 5000C)
Photgen: rất độc
Chương 4
10
III. HỢP CHẤT CÓ SỐ OXI HÓA (+2), (+4)
. CO có khả năng tạo phức cacbonyl với các kim loại d
t0
Ni + 4CO Ni(CO)4
p
t0
Cr + 6CO Cr(CO)6
p
Dễ bị nhiệt phân giải phóng KL: tinh chế KL
HCN và CN- : Rất độc
- Tan vô hạn trong nước, rượu, ete (Ka HCN = 2.10-9)
- Có tính khử mạnh và khả năng tạo phức
Dùng trong tổng hợp hữu cơ, khai thác vàng
4Au + 8NaCN + 2H2O + O2 4Na[Au(CN)2] + 4NaOH
2Na[Au(CN)2] + Zn 2Au + Na2[Zn(CN)4]
Chương 4
11
III. HỢP CHẤT CÓ SỐ OXI HÓA (+2), (+4)
2. Hợp chất C (+4)
-Khí không màu, có vị chua
CO2 :
-Dễ hóa lỏng, hóa rắn (đá khô)
-Không cháy và không duy trì sự cháy
Chữa cháy, trừ trường hợp cháy KL như Mg, Al, Zn
4Al + 3CO2 2Al2O3 + 3C
2Mg + CO2 2MgO + C
NaOH + CO2 Na2CO3 + H2O
CaCO3 + CO2 +H2O Ca(HCO3)2
Hiệu ứng nhà kính:
Chương 4
12
III. HỢP CHẤT CÓ SỐ OXI HÓA (+2), (+4)
2-
H2CO3 và muối CO3 :
-H2CO3 là axit 2 lần rất yếu:
̅
2–
H2O + CO2 ⇌ H2CO3 ⇌ H + HCO3 ⇌ 2H+ + CO3
K1 = 4,5.10-7 K2 = 5,6.10-11
2-
-
– muối CO3 của KL kiềm (trừ Li2CO3) và muối HCO3
của KL kiềm thổ đều tan và thủy phân cho dd kiềm.
2-
- muối CO3 đều bị nhiệt phân trừ cacbonat KL kiềm
Chương 4
14
III. HỢP CHẤT CÓ SỐ OXI HÓA (+2), (+4)
2-
H2C2O4 và muối C2O4 :
(axit oxalic và muối oxalat)
H2C2O4: Ka1 = 10-1,23; Ka2 = 10-4,19
Có tính khử mạnh
sử dụng làm chất gốc trong phân tích
Na2C2O4 + KMnO4 + H2SO4 MnSO4 + K2SO4 +
Na2SO4 + CO2 + H2O
Chương 4
15
III. HỢP CHẤT CÓ SỐ OXI HÓA (+2), (+4)
3. Hợp chất Si (+4)
SiO2 :
Có 3 dạng đa hình chính:
-thạch anh (lục phương, tnc 17130C)
-crixtobalit (lập phương, tbền >1470oC)
-triđimit (lục phương, tbền 870–1470oC)
- Khác nhau về cách sắp xếp các tứ
diện SiO4
- SiO2 dễ chuyển sang trạng thái
thủy tinh.
Chương 4
16
III. HỢP CHẤT CÓ SỐ OXI HÓA (+2), (+4)
- Bền về mặt hóa học:
. phản ứng trực tiếp với F2, HF (khí và dung dịch)
SiO2 + 2F2 SiF4 + 2O
SiO2 + 4HF(k) SiF4 + 2H2O
. tan trong kiềm hay cacbonat kiềm nóng chảy
SiO2 + Na2CO3 Na2SiO3 + CO2
H2SiO3 :
- Các axit silixic có công thức chung xSiO2.yH2O.
- Là axit yếu, không tan, khi mất nước silicagen (SiO2 mịn)
Chất hút ẩm
Chương 4
17
III. HỢP CHẤT CÓ SỐ OXI HÓA (+2), (+4)
Muối silicat:
- Na2SiO3 : thủy tinh lỏng ứng dụng nhiều trong thực tế
- Thủy tinh thường dùng là hỗn hợp của Na2SiO3 và CaSiO3
có thành phần : Na2O.CaO.6SiO2
Chương 4
18
III. HỢP CHẤT CÓ SỐ OXI HÓA (+2), (+4)
4. Hợp chất Ge, Sn, Pb (+4)
- Có tính lưỡng tính
- Ge Pb: Độ bền giảm dần, tính oxi hóa tăng dần
3PbO2 + 2Cr(OH)3 + 10KOH 2K2CrO4 + 3K2 [Pb(OH)4] + 2H2O
- Pb3O4 (2PbO.PbO2) chất oxi hóa mạnh, tác dụng với axit,
dùng làm sơn chống gỉ, matit chịu nhiệt.
Pb3O4 + H2O2 + 3H2SO4 3PbSO4 + 4H2O + O2
Pb3O4 + 4HNO3 2Pb(NO3)2 + PbO2 + 2H2O
Pb3O4 + 2H2SO4 2PbSO4 + PbO2 + 2H2O
Chương 4
19
III. HỢP CHẤT CÓ SỐ OXI HÓA (+2), (+4)
5. ꢀng dꢁng trong ngꢂnh dưꢃc
Germani
- 2-Carboxyethyl Germanium sesquioxide (Ge-
132), các nhà nghiên cứu Nhật Bản đã chỉ ra rằng
Ge-132 có thể có hiệu quả trong điều trị một số
bệnh như ung thư, viêm khớp và loãng xương.
Ge-132 có khả năng thuyên giảm hoàn
toàn bệnh ung thư phꢀi. Ge-132 không
có tꢁc dꢂng phꢂ đꢁng kể, không
gây quꢁi thai, không gây đột biꢃn.
Chương 4
20
Tải về để xem bản đầy đủ
22 trang
13/01/2024
17780
Free
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Hóa vô cơ - Chương 4: Phân nhóm IVA", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- bai_giang_hoa_vo_co_chuong_4_phan_nhom_iva.pdf
