ΧΗΜΕΙΑ ΑΜΕΤΑΛΛΩΝ «ΑΕΡΕΣ», «ΑΝΘΡΑΚΑΣ Ο ΘΗΣΑΥΡΟΣ!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!»
Η ομάδα του άνθρακα Ξυλάνθρακας, αναγωγή μεταλλευμάτων Αιθάλη, παραγωγή μελάνης Αύξηση μεταλλικού χαρακτήρα από πάνω προς τα κάτω Ενώσεις κυρίως με τετραεδρική γεωμετρία sp 3 αλλά και sp, sp 2 για τον C και οκταεδρική γεωμετρία sp 3 d 2 για το Si
ΑΝΘΡΑΚΑΣ ΚΑΔΕΝΙΣΜΟΣ: η ομοιοπολική σύνδεση δύο ή περισσοτέρων στοιχείων ΑΛΛΟΤΡΟΠΙΚΕΣ ΜΟΡΦΕΣ ΣΤΕΡΕΑ ΟΜΟΙΟΠΟΛΙΚΟΥ ΠΛΕΓΜΑΤΟΣ ΔΙΑΜΑΝΤΙ: Τρισδιάστατο πλέγμα, sp3, άχρωμο, σκληρό, κακός αγωγός ΓΡΑΦΙΤΗΣ: Φύλλα δυο διαστάσεων, κανονικά εξάγωνα, sp2 με απεντοπισμένα π ηλεκτρόνια (εναλλαγή απλών διπλών δεσμών), Van
1985, H. Kroto R. Smalley R. Curl Εξάτμιση στερεών με Laser -> καταγραφή των μοριακών βαρών των χημικών οντοτήτων του ατμού με φασματογράφο μάζας 1990, C 60 ΦΟΥΛΛΕΡΕΝΙΟ Buckminster, κοκκινωπό, εξάγωνα και πεντάγωνα, ενδιάμεσοι απλοί και διπλοί δεσμοί 1996 Nobel Bucky ball
Χρήσεις άνθρακα Αιθάλη: άμορφη δομή γραφίτη, λάστιχα, μελάνια CH 4 (g) C (s) + 2 H 2 (g) Κωκ: άμορφος C, παραγωγή σιδήρου απουσία αέρα θ. γαιάνθρακα Γραφίτης: μολύβια, ηλεκτρόδια, θ. κωκ στους 3000 0 C Ίνες και υφάσματα: διαστημόπλοια, βλήματα για διάχυση της θερμότητας τριβής με τον αέρα, συνθετικά υλικά Διαμάντι: λειαντικό, κόσμημα C(γραφ γραφ.) C (διαμ.) ΔG 0 =2.9KJ/mol
Οξείδια του άνθρακα CO 2 (g) + C (s) 2CO (g) Πάνω από 700 0 C CO Άχρωμο, άοσμο, τοξικό αντιδρά με την αιμοσφαιρίνη προς ανθρακοξυ- αιμοσφαιρίνη που είναι σταθερότερη από την οξυ- αιμοσφαιρίνη Παρουσία οξυγόνου CO 2
CO Παρασκευές HCOOH + H 2 SO 4 CO + H 2 O CH 4 + H 2 O CO + 3H 2 2CH 4 + O 2 2CO + 4H 2 Αέριο σύνθεσης CO + 2H 2 CH 3 OH ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ: C = O 1 σ και2 π δεσμοί, μεγάλη ενέργεια δεσμού πολύ ισχυρό ΠΟΛΙΚΟ μικρή τιμή λόγω των μονήρων ζευγών ηλεκτρονίων και της ηλεκτραρνητικότητας του Οξ., ΑΝΑΓΩΓΙΚΟ σε υψηλές θ., πυρομεταλλουργία Fe 2 O 3 + 3CO 2 Fe + 3 CO 2 Μεταλλοκαρβονύλια Fe +5CO Fe(CO) 5
CO 2 Παρασκευές CH 4 + 2O 2 CO Αέριο CO2(g) Υγρό σε πιέσεις > από 5 atm CO2(l) Ξηρός πάγος CO2(s) CO 2 + 2H 2 Ο CS 2 + 3O 2 CO 2 + 2SO 2 C 2 H 5 OH+ + 3O 2 2CO 2 + 3H 2 Ο ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ: Ο=C = O γραμμικό ΜΗ ΠΟΛΙΚΟ, 2 σκαι2 π δεσμοί ΦΩΤΟΣΥΝΘΕΣΗ 6CO 2 + 6 H 2 O C 6 H 12 O 6 + 6O 2 ΦΑΙΝΟΜΕΝΟ ΘΕΡΜΟΚΗΠΙΟΥ CO 2 + H 2 O H 2 CO 3 HCO 3 + H 2 O CO 3 + H 2 O
ΠΥΡΙΤΙΟ
Ιδιότητες Το πυρίτιο βρίσκεται άπλετο στην φύση. Η ονομασία του πυριτίου προέρχεται από την λέξη silex που σημαίνει πυρόλιθος. Η ηλεκτρονιακή διαμόρφωση του πυριτίου (Ζ=14), είναι η εξής 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 2. Ανήκει στην 14 η ομάδα. Το πυρίτιο είναι αδρανές στη θερμοκρασία δωματίου. Είναι ισχυρό αναγωγικό αντιδραστήριο σε υ- ψηλές θερμοκρασίες. Είναι ιχνοστοιχείο.
Είναι αδιάλυτο τόσο σε ψυχρό όσο και σε θερμό νερό αλλά διαλύεται σε υδροφθορικό οξύ σύμφωνα με την αντίδραση: Si + 6HF H 2 SiF 6 + 2H 2 Δεν αντιδρά με H 2 SO 4 και αραιό HNO 3 αλλά αντιδρά με πυ- κνό HNO 3 και αλκάλια και δίνει εφυδατωμένα SiO 2 nh 2 0 και SiO αντίστοιχα σύμφωνα με την αντίδραση: SiO 2-3 Si + 2ΟH2 - + H 2 0 SiO 2-3 + 2H 2 Σχηματίζει ενώσεις με μεγάλες πυριτικές αλυσίδες.
Αλλοτροπία Το πυρίτιο είναι ένα αλλοτροπικό στοιχείο, εμφανίζεται είτε ως άμορφο είτε ως κρυσταλλικό. Ως κρυσταλλικό είναι στερεό με μολυβί χρώμα, μεταλλική λάμψη και έχει μεγάλη σκληρότητα. Η δομή του είναι παρόμοια με του διαμαντιού, όπως φαίνεται στην εικόνα.
Ως άμορφο είναι καστανόχρωμη σκόνη. Η δομή του παρουσιάζει ατέλειες καθώς αποτελείται από άτομα πυριτίου τα οποία είναι διατεταγμένα τυχαία. Όπως φαίνεται και στην εικόνα σχηματίζει dangling bond αιωρούμενος δεσμός.
Παρασκευή Σήμερα το πυρίτιο λαμβάνεται με 3 τρόπους αλλά η πιο σημαντική παραγωγή του είναι με αναγωγή χαλαζιακής άμμου από κωκ σε ηλεκτρικό φούρνο στους 3000 ο C SiO 2 (l) + 2C(s) Si(l) + 2CO Καθαρό πυρίτιο παρασκευάζεται με την μέθοδο τηγμένης ζώνης και χρησιμοποιείται στην κατασκευή τρανζίστορ, μικροτσίπ και ημιαγωγών.
Ενώσεις πυριτίου Υδρογονούχες ενώσεις του πυριτίου Το πυρίτιο δίνει υδρογονούχες ενώσεις που καλούνται σιλάνια και έχουν τύπο SiH 2ν+2. Παρασκευάζονται από SiCl 4 με Li(AlH 4 ) ή NaH σε αιθερικά διαλύματα και σε χαμηλή θερμοκρασία SiCl 4 +Li(AlH 4 ) SiH 4 + AlCl 3 + LiCl Το πυρίτιο δίνει και αλογοσιλάνια: Si + 2HCl SiH 2 Cl 2 Χρησιμοποιείται στην παραγωγή πολυκρυσταλλικού πυριτί- ου, το οποίο βρίσκει εφαρμογή ως φωτοβολταϊκό.
Οξείδια του πυριτίου Το πυρίτιο δίνει μονοξείδιο και διοξείδιο του πυριτίου. Το μονοξείδιο παράγεται με αναγωγή του διοξειδίου σύμφω- να με την αντίδραση: SiO 2 + Si 2SiO Το διοξείδιο του πυριτίου καλείται σίλικα ή πυρίτια. Βρίσκεται είτε ελεύθερο είτε με τη μορφή πυριτικών αλάτων. Η δομή του διοξειδίου του πυριτίου φαίνεται στο σχήμα. Λόγω της μεγάλης σταθερότητας του δεσμού Si-O όλες οι ενώσεις του πυριτίου περιέχουν αυτόν τον δεσμό.