Các nguyên tố nhóm IVA và VA

Các nhóm nguyên tố IVA và VA trong bảng tuần hoàn hóa học là một phần chương trình học môn hóa chuyên lớp 10 và hóa học phổ thông lớp 11

cacbon(C) silic(Si)

gecmani(Ge) thiếc(Sn)

chì(Pb).

NHÓM IVA

a) Tác dụng với hidro: (ở nhiệt độ cao, có xúc tác)

C +2H 2  CH 4

* Cacbon không tác dụng trực tiếp với Cl 2 , Br 2 , I 2

b) Tác dụng với kim loại: (ở nhiệt độ cao)

4Al + 3C  Al4C3

1. Tính oxi hoá:

CACBON

HỢP CHẤT CỦA CACBON

Cacbon monooxit ( CO):

 Là oxit không tạo muối, oxit trung tính

0

CO O

2

0

CO Cu

CuO

2 3

3 CO  Fe O   t0 Fe  CO

2 2

5

5 CO  I O  I  CO

+ Nhận biết CO bằng phản ứng với dd PdCl 2 :

+ CO tham gia nhiều phản ứng kết hợp:

2 2

4 50

2 2

) (

4

)

( 0

CO Ni

Ni CO

CO Hb

Hb CO

COCl Cl

 ở điều kiện thường khí cacbonic có thể kết hợp với khí

amoniac khô tạo thành amonicacbamat:

CO 2 + 2NH 3 = NH 2 COONH 4

 Khi đung nóng đến 180 o C, áp suất 200atm amonicacbamat

sẽ mất nước biến thành ure:

NH 2 COONH 4 = NH 2 CONH 2 + H 2 O

Cacbon đioxit:

• Không cháy và không duy trì sự cháy

• Khí CO2 tan vừa trong nước thành axit cacbonic:

• Là oxit axit :

2 3 2

2 3

2 3

2 2

3 2

) (

)

(

HCO Ca

O H CO

CaCO

O H CaCO

OH Ca

CO

CaCO CaO

Axit cacbonic :

H2CO3 là một diaxit yếu tồn tại trong dd nước:

11 2

2 3 3

7 1

3 3

2

10.6,5,

10.5,4

CO HCO

K H

HCO CO

H

Muối Cacbonat, Hidrocacbonat:

Tính tan: muối Hidrocacbonat của các kim loại kiềm, kiềm thổ đều tan trong nước (trừ NaHCO3 ít tan) Muối Cacbonat của kim loại kiềm M2CO3 và kiềm thổ MCO3 (trừ Ca, Ba) muối amoni (NH4)2CO3 tan Các muối Cacbonat của các kim loại khác ít tan trong nước

Cacbonat của kim loại kiềm thổ không tan, tan được trong nước chứa CO2:

2 3 2

2

3 CO H O Ca (HCO )

Cacbonat của kim loại kiềm bị thủy phân mạnh tạo môi trường kiềm:

)

3 2

3 2

HOH CO

NaOH NaHCO

O H CO

OH Al

O H CO

2 (CO ) 3H O 2Fe(OH) 3CO Fe

 Nhiệt phân: Cacbonat trung hòa của kim loại kiềm rất bền với nhiệt, chúng có thể nóng chảy mà không bị nhiệt phân hủy Các cacbonat khác bị phân hủy khi đun nóng:

Muối hidrocacbonat nhiệt phân tạo muối trung hòa:

2 2

3 2

2 3

4

0

CO O

Ag CO

Ag

CO CaO

CO Na

A TÍNH KHỬ

Silic khá trơ ở điều kiện thường, thể hiện tính khử mạnh ở nhiệt độ cao

1 Tác dụng với phi kim: :

•Silic tác dụng với flo ở nhiệt độ thường

 ở 6000C nó cháy trong oxi tạo ra nhiều nhiệt

Si + O 2 =SiO 2 H=-715,5kJ

Cũng ở nhiệt độ đó Si tương tác với lưu huỳnh tạo thành

Silicdisunfua(SiS2) Si tương tác với N ở 10000C tạo thành Silicnitrua(Si3N4)

2 Tác dụng với hợp chất

 Silic tác dụng tương đối mạnh với dung dịch kiềm, giải phóng hiđro:

 Silic chỉ tan trong dd HF hoặc hỗn hợp HF + HNO 3

2

4 2 4

0

H SiF

HF

Si  t thuong 

O H NO

SiF H

HNO HF

Si 18 4 3 3 2 6 4 8 2

 ở 800-9000C: Si tác dụng với một số kim loại như:Mg,Ca,Fe,Pt,Cu tạo thành Silixua

• Ở nhiệt độ cao, silic tác dụng với các kim loại như Ca,

Mg, Zn,… tạo thành hợp chất silixua kim loại:

III HỢP CHẤT CỦA SILIC

A -Silic đioxit ( SiO 2 ): là oxit axit, tan chậm trong dung dịch kiềm đặc nóng, tan dễ trong kiềm nóng chảy hoặc cacbonat kim loại kiềm nóng chảy, tạo thành silicat

• Silic đioxit tan được trong Flo:

• Silic đioxit tan trong axit flohiđric:

2 4

2 2

2 F  SiO  SiF  O

B -Axit silixic và muối silicat

trong nước, khi đun nóng dễ mất nước:

Khi sấy khô, Axit silixic mất một phần nước, tạo thành một vật liệu xốp là silicagen Silicagen đươc dùng để hút ẩm và hấp thụ nhiều chất.

Axit silixic là axit rất yếu, yếu hơn cả axit cacbonic nên dễ bị khí

thành muối silicat Chỉ có silicat kim loại kiềm tan được trong nước

Ở trong dung dịch, silicat kim loại kiềm bị phân hủy mạnh tạo ra môi trường kiềm:

Tính chất hóa học

ở điều kiện thường, Ge va Sn không tác dụng với oxi của không khí, còn chì thì bị oxi hóa thành lớp oxit màu xám xanh bao bọc trên mặt bảo vệ cho chì Khi đun nóng, thiếc bắt đầu bị oxi hóa còn Ge bị oxi hóa ở 700oC

E + O2 = EO2 (E=Ge và Sn)Riêng chì tương tác với oxi theo phương trình

2Pb + O2 = 2PbO

 Cả 3 chất đều tác dụng với halogen và

nhiều nguyên tố không kim loại khác:

E + 2X2 = EX4 (E=Ge và Sn, X=halogen)

 Ge chỉ tan trong axit sunfurit đặc axit nitric

Ge +2H2SO4 + (X-2)H2O= GeO2xH2O+2H2O.

Ge +4HNO3d+ (x-2)H2O=GeO2.xH2O+4NO2

 Sn tan dễ trong acid clohidric, nhất là khi đun nóng:

Sn + 2HCl = SnCl2 +H2

 Đối với acid đặc, thiếc có phản ứng:

Sn + 4H2SO4l=Sn(SO4)2 +2SO2 + 4H2O

Chì: muối khó tan: PbCl2 và PbSO4

nhưng với dung dịch đậm đặc hơn, chì có thể tan vì

PbCl2 + 2HCl = H2PbCl4PbSO4 + H2SO4 = Pb(HSO4)2

 Với acid nitric bất kì nồng độ nào, chì tương tác như một kim loại

3Pb + 8HNO 3loang =3Pb(NO 3 ) 2 +2NO +4H 2 O

Khi có mặt chất oxi hóa,

+ Tương tác với nước:

2Pb +2H2O +O2 = 2Pb(OH)2+ Và có thể tan trong acid axetic và các acid hữu cơ 2Pb + 4CH3COOH +O2 = 2Pb(CH3COO)2 +2H2O

 Với dung dịch kiềm, Sn và Pb tương tác khi đun nóng và giải phóng khí hidro:

Dioxit(EO 2 ) của gecmani, thiếc và chì:

Giống với SiO 2 các đioxit GeO 2 và SnO 2 rất bền nhiệt.

Tất cả các oxit có thể bị khử dễ dàng bởi C,CO,H2,Mg,Al đến kim loại

PbO2 là một trong những chất oxi hóa mạnh thường dùng.

Trong môi trường axit đậm đặc, nó oxi hóa Mn(II) đến Mn(VII), trong môi trường kiềm mạnh oxi hóa Cr(III):

 Hidrua : (oxh +4 điển hình)

Kém bền hơn silan, giảm từ Ge - Pb.

GeH4 Ge + 2H2 Gecman bị oxi kk oxh:

GeH4 + 2O2 = GeO2 + 2H2O  bị thuỷ phân kém hơn silan.

Tetrahalogenua (EX4)

khả năng tạo phức

PbF4 + 2KF = K2[PbF6]

Bị thuỷ phân: theo từng nấc để tạo axit.

màu khi nhuộm vải, là chất xúc tác cho pư hữu cơ

(Kali hexaflorua plumbat)

Sunfua (ES và ES2)

chỉ tan trong a.HNO3 và a.HCl đđ:

3PbS + 4HNO3 = 3PbSO4 + 8NO + 4H2O

Riêng SnS2 có thể tan trong dd Kiềm:

SnS2 + 6KOH = 2K2SnS3 + K2[Sn(OH)6]

Với dd (NH4) 2 S chỉ có ES2 tan tao muối Tio

SnS2 + (NH4)2S = (NH4)2SnS3