Химия. Самоучитель. Книга для тех, кто хочет сдать экзамены, а также понять и полюбить химию

ВЫВОДЫ по главе 13
Углерод - самый распространенный химический элемент в органической, т.е. живой природе. Атомы углерода способны реагировать друг с другом, образуя углеродные цепи (как у карбина). Такие углеродные цепочки составляют основу любого органического соединения, которые и составляют основу жизни на Земле.
К неорганическим относятся только простейшие соединения углерода: угарный газ, углекислый газ и соли угольной кислоты. Кремний играет в неживой природе такую же роль, как углерод - в живой природе. Атомы кремния придают растениям особую прочность. Без кремния ни трава, ни деревья не могли бы расти вверх, а стелились бы по земле. Минералы, основу которых составляет оксид кремния, составляют около 12% земной коры.

Кремниевые кислоты образуются под действием любой кислоты на раствор силиката. При этом образуется студенистый осадок:
Na2SiO3+H2SO4=Na2SO4+H2SiO3
Эту реакцию можно считать качественной на силикаты, потому что при действии кислот на различные соли только силикаты дают осадок кислоты.
Концентрированный раствор силикатов калия и натрия называется "жидкое стекло" и применяется в качестве канцелярского клея. Этот клей под действием углекислоты воздуха застывает:
Na2SiO3+H2O+CO2=Na2CO3+H2SiO3
Растворимые силикаты сильно гидролизуются.
Создавая щелочную среду и связывая ионы кальция и магния, эти силикаты облегчают процессы стирки и входят в состав некоторых моющих средство. Если растворимым стеклом пропитать текстиль или древесину, то они не возгораются. Но не всякий текстиль выдерживает такую обработку: сильно щелочная среда разрушает материал.
Если внимательно посмотреть по сторонам, то искусственно полученные силикаты окружают нас со всех сторон. Это:
керамические изделия (вазы, чашки, сковородки с керамическим покрытием, к которому не пригорает пища),
кирпичи, стекло, цемент и бетон, другие строительные материалы;
*изделия из фарфора и фаянса (чашки и тарелки).

Минералы, основу которых составляет оксид кремния, составляют около 12% земной коры. К ним относятся песок и квард, горный хрусталь и полудрагоценные камин (яшма, агат и др.). Песок - это тугоплавкое вещество, при остывании расплава которого образуется кварцевое стекло. Обычное стекло образуется при сплавлении этого оксида с карбонатами кальция и натрия.
Оксид кремния относится к кислотным оксидам, поскольку кислоты не действуют на этот оксид, а со щелочами и основными оксидами он образует соли.
Но с водой этот кислотный оксид не реагирует, так как соответствующий гидроксид (кислота) нерастворим в воде.

В подавляющем большинстве соединений кремний четырехвалентен. Кремний - довольно инертное вещество, которое при нормальных условиях реагирует только с фтором. При нагревании до 400...600 градусов он взаимодействует с хлором, бромом, кислородом, а также с активными металлами, образуя силициды. С водородом кремний не реагирует.
Силициды, так же как и карбиды, разлагаются водой и растворами кислот:
Mg2Si+H2O=Mg(OH)2+SiO4
При этом образуется крайне ядовитый газ силан. Это настолько сильный восстановитель, что он самовоспламеняется на воздухе.

Кремний - по распространенности в природе уступает только кислороду: каждый пятый атом в Земной коре принадлежит кремнию. Массовая доля кремния в Земной коре составляет 29,5%. В виде простого вещества кремний не встречается в природе, но его оксид известен каждому: это обычный песок (кремнезем) SiO2. Это - самое распространенной твердое вещество на нашей планете, так как на него приходится 12% Земной коры. Этот же состав имеет кварц, кремень. Многие горные породы содержат этот оксид, т.е. являются силикатами. Таких соединений - 75% от массы Земной коры! Поэтому название химического элемента происходит от греческого слова "кремнос", что означает "утес, скала".
Простое вещество кремний - это серебристо-серые кристаллы с металлическим блеском. Атомы кремния расположены в этих кристаллах так же, как атомы углерода в алмазе, но связи мене прочные (длина связи больше, потому что радиус атома больше), и кремний уступает по твердости алмазу.

Угольная кислота получается при действии более сильных кислот на карбонаты и гидрокарбонаты. Но в момент получения неустойчивая угольная кислота разлагается на углекислый газ и воду. Поэтому при действии более сильной, чем угольная, кислоты на карбонат выделяется углекислый газ:
HCI+Na2CO3=H2CO3(CO2+H2O)+NaCI (5)
Это качественная реакция на любые карбонаты, даже в смеси: если исследуемая смесь сухая, то под действием кислоты она "зашипит" из-за выделения газа.
Углекислый газ не имеет вкуса и запаха, не поддерживает горения (тлеющая лучинка гаснет в атмосфере углекислого газа), а при пропускании через известковую воду вызывает ее помутнение:
Ca(OH)2(известковая вода)+CO2=CaCO3(осадок,который вызывает помутнение)+H2O (6)
Пользуясь химическими реакциями (5) и (6), а также зная свойства углекислого газа, можно обнаружить карбонаты и гидрокарбонаты в растворах и твердых смесях. Для этого нужно к твердой смеси добавить любую кислоту: смесь зашипит, если в ее состав входит соль угольной кислоты. Если эта соль находится в растворе, то после добавления кислоты в нем появляются пузырьки углекислого газа. Так можно получить "газированный напиток".
Реакцию (5) можно использовать при получении СО2 в лаборатории.
Поскольку угольная кислота слабая, - все растворимые карбонаты подвергаются гидролизу.

Атом углерода в низшей степени окисления (-4) уже не может принимать электроны, но может их отдавать. Значит, атом углерода в низшей степени окисления -4 может быть только восстановителем. Поэтом метан СН4 (простейшее водородное соединение этого элемента) легко горит [...]
Атом углерода в высшей степени окисления +4 не может больше отдавать электроны, но может их присоединять, т.е. он может быть только окислителем. Поэтому углекислый газ не горит.
Сделаем вывод: любой атом в высшей степени окисления может быть только окислителем; любой атом в низшей степени окисления может быть только восстановителем.