4.A skupina

Tetrely

-       14. skupina periodické tabulky = 4.A

-       C, Si, Ge, Sn, Pb

-       elektronová konfigurace ns² np²

-       ve skupině dolů roste kovový charakter

Uhlík

-       vyskytuje se volný (tuha, diamant) a vázaný (organické sloučeniny, CO₂)

-       má tři alotropické modifikace

1)   grafit

·         každý uhlík je vázán se třemi sousedními uhlíky

·         vrstevnatá struktura a mezi vrstvami jsou Van der Waalsovy síly a delokalizované elektrony

·         sktruktura podobná kovům

·         vede elektrický proud, neprůhledný má kovový lesk, šedočerné zbarvení

·         vyrábí se z něho elektrody, žáru vzdorné materiály, tuhy, grafitové pigmenty, mazadlo

·         přírodní zdroje grafitu jsou omezené, průmyslová výroba koks + křemen v peci za nepřítomnosti vzduchu

2)   diamant

·         každý uhlík ve vázán se čtyřmi sousedními atomy, jsou ve vrcholech čtyřstěnu

·         vazby jsou velmi pevné a diamant je nejtvrdší přírodní látka

·         nejvyšší známá tepelná vodivost

·         diamanty se dají vyrobit i průmyslovou cestou

·         používá se k výrobě vrtných a řezných nástroje

·         až 80 procent přírodních, zbytek umělých

·         změnu barvu způsobují příměsi

·         přírodní barva je bílá

·         jednotka hmotnosti diamantu je karát

3)   Fullereny

·         vznikají odpařováním grafitové elektrody v elektrickém oblouku

·         umělé

·         původní název – buckminstefullereny, v Čechách fotbaleny

Sloučeniny

-       s kyslíkem

-       CO

-  jedovatý

-  váže se na hemoglobin lépe než kyslík

-  C + O₂ > CO₂   CO₂ + C > 2CO

-  vzniká spalováním za nedostatečného přísunu kyslíku

-  bezbarvý plyn bez zápachu

-  v reakcích je jako redukční činidlo

-  příprava – vzniká dehydratací kyseliny mravenčí (HCOOH)

-  HCOOH  > CO + H2O

-       CO2

-  ve vyšších koncentracích má slabě kyselý zápach

-  není jedovat, ale nedýchatelný

-  bezbarvý plyn

-  vzniká spalováním za dostatečného přísunu kyslíku

-  C + O₂ > CO₂

-  přepravuje se zkapalněný, v tlakových lahvích

-  má černý proužek na láhvi

-  zkapalnění je ve sněhových hasících přístrojích

-  pevný je „suchý led“

-       H2CO3

-  vzniká rozpouštěním oxidu uhličitého ve vodě

-  CO2 + H2O > CO2 . nH2O

-  velice slabá kyselina, spíše hydratovaný oxid

-  její soli jsou stabilní – uhličitany, hydrogenuhličitany

-  poskytuje deriváty, vznikne to nahrazením dvou OH skupin

v  močovina CO (NH₂)₂

·         2NH3 + CO2 > CO (NH2)2 + H2O

·         používá se jako hnojivo

·         k výrobě pryskyřice

·         je součástí bělících zubních past

·         k posypu silnic proti náledí

v  fosgen COCl2

·         CO + Cl2 > COCl2 při UV záření

·         je jedovatý, byl zneužit v první světové válce

·         použití při syntéze organických látek

-       s vodíkem – uhlovodíky (kolem nich vznikla celá organická chemie, je rozsáhlá díky schopnosti uhlíku řetězit se)

-       s halogeny

-       chlorid uhličitý CCl4

-  je odvozený z metanu

-  jedovatá kapalina nasládlého zápachu

-  dříve náplní hasicích přístrojů

-  karcinogenní

-  dobré rozpouštědlo

-       CHCl3 chloroform

- dříve jako narkotikum

-  karcinogenní

-  hranice mezi uspáním a ublížením je velmi malá

-       freony

-  fluorochloroderiváty

-  dříve jako chladící médium v lednicích

-  jako hnací plyn do sprejů

-  vysoké skupenské odpařovací teplo (dobře odvádí teplo)

-  ničí ozonovou vrstvu

-  v rozvinutých zemích se nepoužívá

-       kyanovodík HCN

-       bezbarvá kapalina

-       za laboratorní teploty je to kapalina, ale velice rychle se vypařuje

-       CH4 + NH3 > HCN + 3H2

-       je výborné rozpouštědlo

-       je dobře rozpustný ve vodě

-       prudce jedovatý, ochromuje dýchací centrum

-       slabá kyselina, může odštěpit vodík a vznikají soli (kyanidy)

-       sůl KCN (cyankáli) – v detektivkách

Křemík

-       druhý nejrozšířenější v zemské kůře

-       pouze v kyslíkatých sloučeninách

-       výroba – redukcí velmi čistým koksem SiO2 + 2C --- Si + 2CO

-       kov

-       jako polovodič velmi čistý, proto se čistí zonální tavbou

-       zonální tavbou – dá se do pícky, nečistoty se roztaví dřív než křemík a stékají dolů, potom se jenom odříznuty

-       vlastnosti – modro-šedá, tvrdá, krystalická látka, strukturou se podobá diamantu

-       polovodič -  s rostoucí teplotou roste jeho vodivost

-       oxidační číslo –IV – IV (od mínus čtverky do čtverky)

-       na rozdíl od uhlíku má menší schopnost řetězit se, protože jeho vazby mají nižší energii a jsou slabší

-       vazba mezi kyslíkem a křemíkem je velmi pevná (křemičitany)

-       reaktivita – poměrně odolný proti vodě a kyslíku, na povrchu se pokrývá vrstvou oxidu

-       za vyšší teploty Si + O2 > SiO2 (za červeného žáru Si + 2H2O > SiO2 + 2H2

-       snadno rozpustný v hydroxidech Si + 2NaOH + H2O > NaSiO3 + H2

Sloučeniny

-       SiO2

-       pevná látka, těžko tavitelná

-       polymer (hodně molekul za sebou)

-       má šest polymorfních modifikací

a)   křemen (alfa a beta)

b)   tridymid (alfa a beta)

c)   crestobalit (alfa a beta)

-       křemen – nejrozšířenější je písek (špinavý, malý); křišťál – velké čisté krystaly; zabarvené odrůdy křišťálu – ametyst, růženín, záhněda, citrín

-       kyselina křemičitá

-       záleží na tom kolik je přítomno vodíků

-       pouze v roztocích

-       silan

-       SiH4 (mono silan)

-       obecný vzorec SinH2n+2

-       karbid křemičitý SiC

= karborundum

-       tvrdost je 9,5

-       používá se jako brousky na nože

-       výroba SiO2n+ 2C > CCO + Si a potom Si + C > SiC

výroba skla

1)   sklářský kmen

-       SiO2 + CaCO3 + Na2CO3

-       roztavuje se kolem 1500 °C

-       obsahuje bublinky

-       rozemleté a dokonale promísené

2)   čiřící látky

-       As2O3, zvýší se teplota, proto se zvýší viskozita a bublinky mohou uniknout

3)   ochlazení na pracovní teplotu a zpracovává se

4)   pomalé chladnutí výrobků

sklo – Na2O ž CaO ž 6SiO2

druhy skla

-       vlastnosti skla lze měnit složením sklářského kmene

1)   sklo odolné proti tepelnému namáhání – ve sklářském kmeni nahradíme NaCO3 za K2CO3

2)   sklo vysoký index lomu - NaCO3 za K2CO3 a CaCO3 za PbCO3, vznikne flintové sklo, používá se k výrobě čoček a optických hranolů

3)   křemenné sklo – vzniká roztavením křemene (SiO2), ve odolný proti chemikáliím, propouští UV záření, jsou odolné proti tepelnému šoku, používají se k výrobě chemického skla, k výrobě je potřeba vysoká teplota

4)   vodní sklo – čirý roztok (tekutá), SiO2 + Na2CO3 (křemičitany), používali se ke konzervaci vajec a impregnaci