Mga katangian ng mga elemento IV (14) ng pangkat ng pangunahing subgroup. Pangkalahatang katangian ng mga elemento ng pangkat IV-A

Ang mga elemento ng pangunahing subgroup ng pangkat IV ay kinabibilangan ng carbon (C), silicon (Si), germanium (Ge), lata (Sn) at lead (Pb). Sa serye, ang mga elemento ay naiiba nang malaki sa kanilang kemikal na kalikasan na kapag pinag-aaralan ang kanilang mga katangian, ipinapayong hatiin ang mga ito sa dalawang subgroup: ang carbon at silicon ay bumubuo sa carbon subgroup, germanium, lata, at lead na bumubuo sa germanium subgroup.

Pangkalahatang katangian ng subgroup

Pagkakatulad ng mga elemento:

Magkaparehong istraktura ng panlabas na electronic layer ng mga atoms ns 2 nр 2;

P-elemento;

Mas mataas na S.O. +4;

Karaniwang valencies II, IV.

Mga estado ng Valence ng mga atom

Para sa mga atomo ng lahat ng elemento, posible ang 2 valence state:

1. Basic (hindi nasasabik) ns 2 np 2

2. Nasasabik ns 1 np 3

Mga simpleng sangkap

Ang mga elemento ng subgroup sa malayang estado ay bumubuo ng mga solidong sangkap, sa karamihan ng mga kaso ay may atomic na kristal na sala-sala. Ang alotropy ay katangian

Ang parehong pisikal at kemikal na mga katangian ng mga simpleng sangkap ay malaki ang pagkakaiba-iba, at ang mga vertical na pagbabago ay kadalasang hindi monotonic. Karaniwan ang subgroup ay nahahati sa dalawang bahagi:

1 - carbon at silikon (non-metal);

2 - germanium, lata, tingga (mga metal).

Ang lata at tingga ay karaniwang mga metal; ang germanium, tulad ng silikon, ay isang semiconductor.

Mga oxide at hydroxides

Mas mababang oxides EO

Ang CO at SiO ay mga non-salt-forming oxides

GeO, SnO, PbO - amphoteric oxides

Mas mataas na oxides EO +2 O

CO 2 at SiO 2 - mga acid oxide

GeO 2 , SnO 2 , PbO 2 - amphoteric oxides

Maraming hydroxo derivatives ng mga uri ng EO nH 2 O at EO 2 nH 2 O, na nagpapakita ng mahinang acidic o amphoteric na katangian.

Mga compound ng hydrogen EN 4

Dahil sa lapit ng mga halaga ng EO, ang mga E-H bond ay covalent at low-polar. Sa normal na kondisyon, ang EN 4 hydride ay mga gas na hindi gaanong natutunaw sa tubig.

CH 4 - mitein; SiH 4 - silane; GeH 4 - germanium; SnH 4 - stannane; PbH 4 - hindi natanggap.

Lakas ng molekular ↓

Aktibidad ng kemikal

Regenerative na kapasidad

Ang methane ay hindi aktibo sa kemikal, ang natitirang mga hydride ay napaka-reaktibo, sila ay ganap na nabubulok ng tubig, na naglalabas ng hydrogen:

EN 4 + 2H 2 O = EO 2 + 4H 2

EN 4 + 6H 2 O = H 2 [E(OH) 6 ] + 4H 2

Mga paraan ng pagkuha

Ang EN 4 hydride ay nakuha nang hindi direkta, dahil ang direktang synthesis mula sa mga simpleng sangkap ay posible lamang sa kaso ng CH 4, ngunit ang reaksyong ito ay nangyayari rin nang baligtad at sa ilalim ng napakahirap na mga kondisyon.

Karaniwan, upang makakuha ng mga hydride, ang mga compound ng kaukulang elemento na may mga aktibong metal ay ginagamit, halimbawa:

Al 4 C 3 + 12H 2 O = ZSN 4 + 4Al(OH) 2

Mg 2 Si + 4HCl = SiH 4 + 2MgCl 2

Hydrocarbons, silicon hydrocarbons, germanic hydrocarbons.

Ang carbon at hydrogen, bilang karagdagan sa CH 4, ay bumubuo ng hindi mabilang na mga compound C x H y - hydrocarbons (ang paksa ng pag-aaral ng organic chemistry).

Ang mga hydrogen silicone at germanic hydrogen ng pangkalahatang formula na E n H 2n+2 ay nakuha din. Wala silang praktikal na kahalagahan.

Sa mga tuntunin ng kahalagahan, 2 elemento ng pangunahing subgroup ng pangkat IV ang sumasakop sa isang espesyal na posisyon. Ang carbon ay ang batayan ng mga organikong compound, samakatuwid ang pangunahing elemento ng buhay na bagay. Ang silikon ay ang pangunahing elemento ng lahat ng walang buhay na kalikasan.

Kasama sa mga pangkat IV na p-elemento ang carbon C, silicon Si, germanium Ge, tin Sn at lead Pb. Ayon sa mga elektronikong pagsasaayos ng kanilang mga atomo, ang carbon at silicon ay inuri bilang mga tipikal na elemento, habang ang germanium, lata at lead ay bumubuo ng isang subgroup ng germanium. Malaki ang pagkakaiba ng carbon mula sa iba pang mga p-elemento ng pangkat sa mataas na enerhiya ng ionization nito. Ang carbon ay isang tipikal na di-metal na elemento. Sa seryeng C-Si-Ge-Sn-Pb, bumababa ang enerhiya ng ionization, at samakatuwid, ang mga di-metal na katangian ng mga elemento ay humina, at tumataas ang mga metal. Ang pangalawang periodicity ay nagpapakita ng sarili sa mga pagbabago sa mga katangian ng mga atom at compound sa seryeng ito. Sa karamihan ng mga inorganikong compound, ang carbon ay nagpapakita ng mga estado ng oksihenasyon -4, +4, +2. Sa kalikasan, ang carbon ay matatagpuan sa anyo ng dalawang matatag na isotopes: 12C (98.892%) at 13C (1.108%). Ang nilalaman nito sa crust ng lupa ay 0.15% (mol fraction). Sa crust ng lupa, ang carbon ay matatagpuan sa mga carbonate mineral (pangunahin ang CaC0 3 at MgCO 3), karbon, langis, at gayundin sa anyo ng grapayt at, mas madalas, brilyante. Carbon- ang pangunahing bahagi ng mundo ng hayop at halaman. Mga pagbabago sa allotropic : Brilyante- isang mala-kristal na sangkap na may atomic coordination cubic lattice. Graphite- layered crystalline substance na may heksagonal na istraktura. Ang mga carbon atom ay pinagsama sa C 2∞ macromolecules, na walang katapusang mga layer ng anim na miyembro na singsing. Karbin- itim na pulbos (ρ=1.9-2 g/cm3); ang sala-sala nito ay heksagonal, na binuo mula sa mga tuwid na kadena C ∞, kung saan ang bawat atom ay bumubuo ng dalawang σ- at π-bond. Ang mga molekula ng Fullerene ay binubuo ng 60, 70 mga atomo na bumubuo ng isang globo - isang geodesic dome. Nakukuha ang fullerene sa pamamagitan ng evaporation ng graphite at condensation ng singaw nito sa isang helium na atmospera sa mataas na presyon. Ang Fullerene ay lumalaban sa kemikal. Dahil sa spherical na hugis ng C 60 at C 70 molecules, ang fullerene ay napakatigas. Silicon- electronic analogue ng carbon. Ang estado ng oksihenasyon ng silikon sa mga compound nito ay nag-iiba mula -4 hanggang +4. Sa mga compound ng silikon, kapag nabuo ang mga covalent bond, ang bilang ng koordinasyon nito ay hindi lalampas sa anim. Ang Germanium Ge, tin Sn at lead Pb ay kumpletong electronic analogues. Tulad ng mga tipikal na elemento ng pangkat, ang kanilang mga valence electron ay s 2 p 2 electron. Sa seryeng Ge-Sn-Pb, bumababa ang papel ng panlabas na pares ng s-electron sa pagbuo ng mga bono ng kemikal. Ang pagbabago sa mga katangian ng estado ng oksihenasyon sa serye ng C-Si-Ge- -Sn-Pb ay maaaring ipaliwanag sa pamamagitan ng pangalawang periodicity sa pagkakaiba sa enerhiya ng ns at np orbitals.

Pangunahing subgroup ng IV group

Aplikasyon

Ang Germanium ay malawakang ginagamit bilang isang semiconductor. Halos kalahati ng lata na ginawa ay ginagamit sa paggawa ng lata, ang pangunahing mamimili nito ay ang paggawa ng de-latang pagkain. Ang isang makabuluhang halaga ng lata ay ginugol sa paggawa ng mga haluang metal - tanso (tanso + 10 - 20% Sn). Ang tin(IV) oxide ay ginagamit upang gumawa ng mga sensor ng semiconductor. Ang mga chemical semiconductor sensor ay mga sensitibong elemento batay sa SnO 2, In 2 O 3, ZnO, TiO, na nagko-convert ng enerhiya ng proseso ng kemikal sa elektrikal na enerhiya. Ang pakikipag-ugnayan ng gas na na-detect (O 2 , CO, NO 2) sa sensitibong materyal ng sensor ay nagdudulot ng nababaligtad na pagbabago sa electrical conductivity nito, na naitala ng isang electronic device.

Ang mga Elemento IV (14 ayon sa bagong IUPAC nomenclature) ng pangkat ng pangunahing subgroup ay kinabibilangan ng: carbon C, silicon Si, germanium Ge, tin Sn, lead Pb.

Sa ground state, ang mga atomo ng pnictogen ay may elektronikong pagsasaayos ng antas ng panlabas na enerhiya – …ns 2 np 2, kung saan ang n ay ang pangunahing quantum number (bilang ng panahon). Ang mga atomo ng mga elemento ng pangkat IV ng pangunahing subgroup ay nailalarawan sa pamamagitan ng mga sumusunod na estado ng oksihenasyon: para sa carbon - (–4, 0, +2, +4); para sa silikon – (–4, 0, (+2), +4); para sa germanium – ((–4), 0, +2, +4); para sa lata – (0, +2, +4), para sa lead – (0, +2, +4).

Ang katatagan ng mga compound na may pinakamataas na estado ng oksihenasyon +4 ay pinakamataas para sa silikon at bumababa sa seryeng Ge – Sn – Pb. Ito ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng katotohanan na ang mga gastos sa enerhiya para sa paglilipat ng isang elektron mula sa s hanggang sa p sublevel ay hindi nabayaran ng enerhiya ng mga kemikal na bono na nabuo. Ang katatagan ng mga compound na may oxidation state +2 ay tumataas.

Sa mesa 1 ay nagpapakita ng mga pangunahing katangian ng pangkat IV (14) ng pangunahing subgroup.

Sa pangkat IV, ang pangunahing subgroup, ang orbital radius ay tumataas mula sa itaas hanggang sa ibaba. Ang hindi pantay na pagbabago sa radius sa panahon ng paglipat mula Si hanggang Ge at mula sa Sn hanggang Pb ay dahil sa mga epekto ng d at f compression. Ang mga electron ng 3d at 4f sublevel ay mahinang nagsa-screen ng charge ng atomic nuclei. Ito ay humahantong sa compression ng mga electron shell ng germanium at lead dahil sa pagtaas ng epektibong singil ng nucleus.

Sa pangkat IV, ang pangunahing subgroup, mula sa itaas hanggang sa ibaba, ang epektibong singil ng nucleus ay tumataas, ang orbital radius ay tumataas din, ang enerhiya ng ionization ay bumababa, at ang pagbabawas ng mga katangian ng mga atom ay tumataas.

Ang carbon ay naiiba sa iba pang mga atomo ng Group IV na elemento ng pangunahing subgroup sa mataas na enerhiya ng ionization nito.

Ang carbon atom ay walang libreng d-orbitals, ang valence electron ng carbon atom (... 2s 2 2p 2) ay mahinang naprotektahan mula sa pagkilos ng nucleus, na nagpapaliwanag sa maliit na radius ng carbon atom at mataas na halaga ​ng ionization energy at electronegativity.

Sa pangkat IV, ang pangunahing subgroup, mula sa itaas hanggang sa ibaba, ang epektibong nuclear charge ay tumataas, ang orbital radius ay tumataas, ang electron affinity energy ay bumababa, at ang oxidative properties ng atoms ay bumababa.

Ang electron affinity energy ng carbon atom ay mas mababa kaysa sa silicon atom, na dahil sa maliit na radius ng carbon atom at malakas na interelectron repulsion kapag ang isang electron ay idinagdag sa atom.

Sa pangkat IV, ang pangunahing subgroup, mula sa itaas hanggang sa ibaba, ang ionization energy ay bumababa, ang electron affinity energy ay bumababa, at ang electronegativity ay bumababa.

Sa isang pagbabago sa enerhiya ng ionization, ang mga katangian ng mga elemento ng Pangkat IV ng pangunahing subgroup ay nagbabago mula sa mga tipikal na nonmetals patungo sa mga metal. Ang carbon at silicon ay tipikal na hindi metal, ang germanium ay isang metalloid na may mga katangiang metalikong katangian, ang lata at tingga ay mga metal.

Sa pangkat IV, ang pangunahing subgroup, natutunaw at kumukulo na temperatura ay bumababa mula sa itaas hanggang sa ibaba.

Ang pagbaba sa temperatura ng pagkatunaw ay dahil sa pagtaas ng proporsyon ng mga metal na bono.

IVA pangkat ng pana-panahong sistema ng mga elemento D.I. Ang mga elemento ni Mendeleev ay carbon, silicon, germanium, lata, at lead. Pangkalahatang electronic formula ng valence shell ng mga atom ng mga elemento ng pangkat IV.

Ang mga atomo ng mga elementong ito ay may apat na valence electron sa s- at p-orbitals ng panlabas na antas ng enerhiya. Sa hindi nasasabik na estado, ang dalawang p electron ay hindi ipinares. Dahil dito, sa mga compound ang mga elementong ito ay maaaring magpakita ng +2 na estado ng oksihenasyon. Ngunit sa nasasabik na estado, ang mga electron ng panlabas na antas ng enerhiya ay nakakakuha ng pagsasaayos na ns1pr3, at ang lahat ng 4 na mga electron ay lumabas na walang pagkakapares.

Halimbawa, para sa carbon, ang paglipat mula sa s-sublevel patungo sa p-sublevel ay maaaring katawanin bilang mga sumusunod.

Alinsunod sa elektronikong istraktura ng nasasabik na estado, ang mga elemento ng pangkat na IVA ay maaaring magpakita ng isang estado ng oksihenasyon ng +4 sa mga compound. Ang radii ng mga atom ng mga elemento ng pangkat IVA ay natural na tumataas sa pagtaas ng atomic number. Sa parehong direksyon, natural na bumababa ang enerhiya ng ionization at electronegativity.

Sa panahon ng paglipat sa pangkat na C--Si--Ge--Sn--Pb, ang papel ng nag-iisang pares ng elektron sa panlabas na s-sublevel sa panahon ng pagbuo ng mga bono ng kemikal ay bumababa. Samakatuwid, kung para sa carbon, silikon at germanium ang estado ng oksihenasyon ay +4, kung gayon para sa tingga ito ay +2.

Sa isang buhay na organismo, ang carbon, silicon at germanium ay nasa +4 na estado ng oksihenasyon; ang lata at tingga ay nailalarawan sa pamamagitan ng +2 na estado ng oksihenasyon.

Alinsunod sa pagtaas ng laki ng mga atomo at pagbaba ng enerhiya ng ionization sa panahon ng paglipat mula sa carbon patungo sa lead, ang mga di-metal na katangian ay humina, dahil ang kakayahang mag-attach ng mga electron ay bumababa at ang kadalian ng kanilang paglabas ay tumataas. Sa katunayan, ang unang dalawang miyembro ng pangkat: ang carbon at silicon ay karaniwang hindi metal, ang germanium, lata at tingga ay mga elementong amphoteric na may binibigkas na mga katangian ng metal sa huli.

Ang pagtaas ng mga katangian ng metal sa seryeng C--Si--Ge--Sn--Pb ay makikita rin sa mga kemikal na katangian ng mga simpleng sangkap. Sa normal na kondisyon, ang mga elementong C, Si, Ge at Sn ay lumalaban sa hangin at tubig. Ang tingga ay nag-oxidize sa hangin. Sa serye ng electrochemical boltahe ng mga metal, ang Ge ay matatagpuan pagkatapos ng hydrogen, at ang Sn at Pb ay matatagpuan kaagad bago ang hydrogen. Samakatuwid, ang germanium ay hindi tumutugon sa mga acid tulad ng HCl at dilute H2SO4.

Ang elektronikong istraktura at laki ng atom, ang average na halaga ng electronegativity ay nagpapaliwanag sa lakas ng C--C bond at ang tendensya ng mga carbon atoms na bumuo ng mahabang homochain:

Dahil sa intermediate na halaga ng electronegativity, ang carbon ay bumubuo ng mga low-polar bond na may mahahalagang elemento - hydrogen, oxygen, nitrogen, sulfur, atbp.

Mga kemikal na katangian ng mga compound ng oxygen ng carbon at silikon. Kabilang sa mga hindi organikong compound ng carbon, silikon at kanilang mga analogue, ang mga compound ng oxygen ng mga elementong ito ay pinaka-interesado sa mga manggagamot at biologist.

Ang mga carbon (IV) at silicon (IV) oxides na EO2 ay acidic, at ang kanilang mga katumbas na hydroxides H2EO3 ay mga mahinang acid. Ang mga kaukulang oxide at hydroxides ng natitirang mga elemento ng pangkat IV ay amphoteric.

Carbon dioxide CO2. ay patuloy na nabuo sa mga tisyu ng katawan sa panahon ng metabolismo at gumaganap ng isang mahalagang papel sa regulasyon ng paghinga at sirkulasyon ng dugo. Ang carbon dioxide ay isang physiological stimulant ng respiratory center. Ang malalaking konsentrasyon ng CO2 (higit sa 10%) ay nagdudulot ng matinding acidosis - isang pagbaba sa pH ng dugo, marahas na igsi ng paghinga at paralisis ng respiratory center.

Ang carbon dioxide ay natutunaw sa tubig. Sa kasong ito, ang carbonic acid ay nabuo sa solusyon:

H2O + CO2 ? H2CO3

Ang equilibrium ay inilipat sa kaliwa, kaya karamihan sa carbon dioxide ay nasa anyo ng CO2 H2O hydrate, sa halip na H2CO3. Ang carbonic acid H2CO3 ay umiiral lamang sa solusyon. Tumutukoy sa mga mahinang acid.

Bilang isang dibasic acid, ang H2CO3 ay bumubuo ng mga medium at acid salts: ang una ay tinatawag na carbonates: Na2CO3, CaCO3 ay sodium at calcium carbonates; ang pangalawa - hydrocarbonates: NaHCO3, Ca(HCO3)2 - sodium at calcium bicarbonates. Lahat ng bicarbonates ay lubos na natutunaw sa tubig; Sa mga medium na asing-gamot, ang alkali metal at ammonium carbonates ay natutunaw.

Ang mga solusyon ng carbonic acid salts dahil sa hydrolysis ay may alkaline reaction (pH>7), halimbawa:

Na2CO3 + HON? NaHCO3 + NaOH

CO32- + NOH? HCO3- + OH-

Ang hydrogen carbonate buffer system (H2CO3 - HCO3 -) ay nagsisilbing pangunahing buffer system ng plasma ng dugo, na tinitiyak ang pagpapanatili ng acid-base homeostasis, isang pare-parehong halaga ng pH ng dugo na humigit-kumulang 7.4.

Dahil ang hydrolysis ng carbonates at bicarbonates ay nagreresulta sa isang alkaline na kapaligiran, ang mga compound na ito ay ginagamit sa medikal na kasanayan bilang antacids (acid neutralizers) para sa mataas na kaasiman ng gastric juice. Kabilang dito ang sodium bikarbonate NaHCO3 at calcium carbonate CaCO3:

NaHCO3 + HCl = NaCl + H2O + CO2

CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + H2O + CO2

Ang isang likido ay idinagdag sa silicate na semento na naglalaman ng SiO2, na isang may tubig na solusyon ng orthophosphoric acid H3PO4, bahagyang na-neutralize sa zinc oxide ZnO at aluminum hydroxide Al(OH)3. Ang proseso ng "pagtatakda" ng silicate na semento ay nagsisimula sa agnas ng pulbos na may orthophosphoric acid na may pagbuo ng mga colloidal na solusyon ng aluminum phosphate at silicic acid ng variable na komposisyon xSiO2 yH2O:

Al2O3 + 2H3PO4 = 2AlPO4 + 3H2O

xSiO2 + yH3O+ = xSiO2 yH2O + yH+

Sa panahon ng paghahanda ng mga pagpuno, bilang isang resulta ng paghahalo, ang mga reaksiyong kemikal ay nangyayari sa pagbuo ng mga metal phosphate, halimbawa.

3CaO + 2H3PO4 = Ca3(PO4)2 + 3H2O

Tanging ang alkali metal silicates ay lubos na natutunaw sa tubig. Kapag ang mga mineral acid ay kumikilos sa mga silicate na solusyon, ang mga silicic acid ay nakukuha, halimbawa metasilicon H2SiO3 at orthosilicic H4SiO4.

Ang mga silicic acid ay mas mahina kaysa sa mga carbonic acid; namuo sila kapag kumikilos ang CO2 sa mga silicate na solusyon. Ang mga silicate ay lubos na na-hydrolyzed. Ito ay isa sa mga dahilan para sa pagkasira ng silicates sa kalikasan.

Sa pamamagitan ng pagsasanib ng iba't ibang mixtures ng silicates sa isa't isa o sa silicon dioxide, ang mga transparent na amorphous na materyales na tinatawag na baso ay nakuha.

Ang komposisyon ng salamin ay maaaring mag-iba nang malawak at depende sa mga kondisyon ng produksyon.

Ang quartz glass (halos purong silica) ay pinahihintulutan ang mga biglaang pagbabago sa temperatura at halos hindi hinaharangan ang mga sinag ng ultraviolet. Ang nasabing baso ay ginagamit para sa paghahanda ng mga mercury-arc lamp, na malawakang ginagamit sa physiotherapy, pati na rin ang isterilisasyon ng mga operating room.

Ang mga masa ng porselana na ginagamit sa orthopaedic dentistry ay binubuo ng quartz SiO2 (15-35%) at aluminosilicates: feldspar E2O Al2O3 6SiO2, kung saan ang E ay K, Na o Ca (60-75%), at kaolin Al2O3 2SiO2 2H2O (3--10% ). Ang ratio ng mga bahagi ay maaaring mag-iba depende sa layunin ng masa ng porselana.

Ang Feldspar K2O Al2O3 6SiO2 ay ang pangunahing materyal para sa paggawa ng mga masa ng porselana sa ngipin. Kapag natunaw, ito ay nagiging malapot na masa. Ang mas feldspar, mas transparent ang masa ng porselana pagkatapos ng pagsusubo. Kapag ang pagsusubo ng masa ng porselana, ang feldspar, na mas fusible, ay nagpapababa sa natutunaw na punto ng pinaghalong.

Ang kaolin (puting luad) ay isang mahalagang bahagi ng porselana ng ngipin. Ang pagdaragdag ng kaolin ay binabawasan ang pagkalikido ng masa ng porselana.

Ang kuwarts, na bahagi ng dental porcelain, ay nagpapalakas sa ceramic na produkto, na nagbibigay ito ng higit na tigas at paglaban sa kemikal.

Carbon monoxide CO. Sa mga compound ng mga elemento ng pangkat IVA, kung saan nagpapakita sila ng estado ng oksihenasyon na +2, ang carbon monoxide (II) CO ay interesado sa mga manggagamot at biologist. Ang tambalang ito ay lason at lubhang mapanganib dahil wala itong amoy.

Ang carbon monoxide (II) - carbon monoxide - ay isang produkto ng hindi kumpletong oksihenasyon ng carbon. Paradoxically, isa sa mga pinagmumulan ng CO ay ang tao mismo, na ang katawan ay gumagawa at naglalabas sa panlabas na kapaligiran (na may exhaled na hangin) tungkol sa 10 ml ng CO bawat araw. Ito ang tinatawag na endogenous carbon oxide (II), na nabuo sa mga proseso ng hematopoiesis.

Ang pagpasok sa mga baga gamit ang hangin, ang carbon monoxide (II) ay mabilis na dumadaan sa alveolar-capillary membrane, natutunaw sa plasma ng dugo, nagkakalat sa mga pulang selula ng dugo at pumapasok sa isang reversible na pakikipag-ugnayan ng kemikal sa parehong na-oxidized na HbO2 at nabawasan ang hemoglobin Hb:

HbO2 + CO? HbCO + O2

Hb + CO? НbСО

Ang nagreresultang carbonylhemoglobin HbCO ay hindi nakakabit ng oxygen sa sarili nito. Bilang resulta, ang paglipat ng oxygen mula sa mga baga patungo sa mga tisyu ay nagiging imposible.

Ang mataas na chemical affinity ng carbon monoxide (II) CO para sa ferrous iron ay ang pangunahing dahilan ng pakikipag-ugnayan ng CO sa hemoglobin. Maaaring ipagpalagay na ang ibang mga bioinorganic compound na naglalaman ng Fe2+ ions ay dapat tumugon sa lason na ito.

Dahil ang reaksyon sa pagitan ng oxyhemoglobin at carbon monoxide ay nababaligtad, ang pagtaas sa bahagyang presyon ng O2 sa kapaligiran ng paghinga ay magpapabilis sa paghihiwalay ng carbonylhemoglobin at ang paglabas ng CO mula sa katawan (ang equilibrium ay lilipat sa kaliwa ayon sa prinsipyo ng Le Chatelier ):

HbO2 + CO? HbCO + O2

Sa kasalukuyan, may mga gamot na panggamot na ginagamit bilang mga antidotes para sa pagkalason sa katawan na may carbon monoxide (II). Halimbawa, ang pagpapakilala ng pinababang bakal ay mabilis na pinabilis ang pag-alis ng CO mula sa katawan sa anyo, tila, ng iron carbonyl. Ang pagkilos ng gamot na ito ay batay sa kakayahan ng CO na kumilos bilang isang ligand sa iba't ibang mga complex.

Mga kemikal na katangian ng lata at lead compound. Ang mga oksido ng lata (II) at tingga (II), SnO at PbO ay amphoteric, gayundin ang mga katumbas na hydroxides na Sn(OH)2 at Pb(OH)2.

Ang mga Pb2+ salts - acetate, nitrate - ay lubos na natutunaw sa tubig, ang chloride at fluoride ay bahagyang natutunaw, ang sulfate, carbonate, chromate, at sulfide ay halos hindi matutunaw. Ang lahat ng mga lead (II) compound, lalo na ang mga natutunaw, ay nakakalason.

Ang biological na aktibidad ng lead ay natutukoy sa pamamagitan ng kakayahang tumagos sa katawan at maipon dito.

Ang tingga at ang mga compound nito ay mga lason na pangunahing kumikilos sa neurovascular system at direkta sa dugo. Ang kimika ng nakakalason na epekto ng tingga ay napakasalimuot. Ang mga Pb2+ ions ay malakas na complexing agent kumpara sa mga cation ng iba pang mga p-element ng group IVA. Bumubuo sila ng malakas na mga complex na may bioligands.

Nagagawang makipag-ugnayan at harangan ng mga Pb2+ ion ang mga sulfhydryl na grupo ng mga protina ng SH sa mga molekula ng mga enzyme na kasangkot sa synthesis ng mga porphyrin, na kinokontrol ang synthesis ng matter at iba pang biomolecules:

R--SН + Рb2+ + НS--R > R--S--Рb--S--R + 2Н+

Kadalasan ang mga ion ng Pb2+ ay pumapalit sa mga natural na ion ng M2+, na pumipigil sa mga metalloenzyme ng EM2+:

EM2+ + Pb2+ > EPb2+ + M2+

Sa pamamagitan ng pagtugon sa cytoplasm ng mga microbial cell at tissue, ang mga lead ions ay bumubuo ng mga albuminate na parang gel. Sa maliliit na dosis, ang mga lead salt ay may astringent effect, na nagiging sanhi ng pag-gelation ng mga protina. Ang pagbuo ng mga gel ay nagpapahirap sa microbes na tumagos sa mga selula at binabawasan ang nagpapasiklab na tugon. Ang pagkilos ng mga lead lotion ay batay dito.

Habang tumataas ang konsentrasyon ng mga ion ng Pb2+, ang pagbuo ng mga albuminate ay nagiging hindi maibabalik, ang mga albuminate ng mga protina R--COOH ng mga tisyu sa ibabaw ay naipon:

Pb2+ + 2R--COOH = Pb(R--COO)2 + 2H+

Samakatuwid, ang mga paghahanda ng lead (II) ay may nakararami na epekto sa tissue. Ang mga ito ay inireseta ng eksklusibo para sa panlabas na paggamit, dahil kapag hinihigop sa gastrointestinal tract o respiratory tract, nagpapakita sila ng mataas na toxicity.

Ang mga inorganic na tin(II) compound ay hindi masyadong nakakalason, hindi katulad ng mga organic na compound ng lata.

Ang pangunahing subgroup ng pangkat IV ng periodic table ay kinabibilangan ng mga elemento: carbon, silicon, germanium, lata at lead. Ang carbon at silicon ay karaniwang mga nonmetals, at ang lata at lead ay karaniwang mga metal. Sinasakop ng Germanium ang isang intermediate na posisyon. Sa ordinaryong temperatura ito ay isang semiconductor, may atomic na kristal na sala-sala at napakarupok, na nagpapakita ng mga di-metal na katangian. Gayunpaman, sa mataas na temperatura, ang germanium ay nakakakuha ng mga katangian ng metal, tulad ng ductility at mataas na electrical conductivity.

Ang mga atomo ng carbon, silicon, germanium, lata at lead sa ground state ay may katulad na istraktura ng panlabas na electronic layer at nabibilang sa mga p-elemento:

Si 3s23p23d0

Ge 3d104s24p24d0

Sn 4d105s25p25d0

Pb 4f145d106s26p26d0

Gayunpaman, tanging ang germanium, lata at tingga ang kumpletong electronic analogues - mayroon silang parehong electronic configuration ng parehong panlabas na antas at ang nakaraang sublevel. Mayroon silang katulad na mga katangian ng kemikal.

Dahil ang bilang ng mga hindi magkapares na electron sa ground state ay 2, at sa valence-excited state - 4, ang mga pangunahing valence ng lahat ng elemento ay II at IV. Simula sa silikon, ang mga pangkat IV na p-elemento ay may mga bakanteng d-orbital. Tinutukoy nito ang posibilidad ng pagbuo ng mga bono sa pamamagitan ng mekanismo ng donor-acceptor at humahantong sa pagtaas ng valence sa mga compound ng koordinasyon sa VI. Dahil sa kawalan ng d-sublevel sa carbon atom, ang valence nito sa mga compound ay hindi maaaring higit sa IV, at ang carbon, hindi katulad ng Si, Ge, Sn at Pb, ay hindi kayang bumuo ng mga kumplikadong compound. Ang sitwasyong ito, pati na rin ang pinakamaliit na sukat ng atom at ang pinakamataas na electronegativity ng carbon, ay nagpapaliwanag kung bakit ang mga kemikal na katangian ng elementong ito ay naiiba nang malaki hindi lamang sa mga kemikal na katangian ng germanium, lata at tingga, kundi pati na rin sa mga kemikal na katangian ng silikon.

Dahil sa kanilang elektronikong istraktura at average na mga halaga ng electronegativity, ang lahat ng mga elemento ay may katangian na mga estado ng oksihenasyon -4, +2, +4. Tulad ng lahat ng mga elemento ng pangunahing mga subgroup ng periodic table, kapag lumilipat mula sa itaas hanggang sa ibaba, ang katatagan ng mga compound ng "matinding" estado ng oksihenasyon (-4 at +4) ay bumababa, at ang +2 na estado ng oksihenasyon ay tumataas.

Pangkalahatang katangian ng ikaapat na pangkat ng pangunahing subgroup:

a) mga katangian ng mga elemento mula sa punto ng view ng atomic na istraktura;

b) estado ng oksihenasyon;

c) mga katangian ng mga oxide;

d) mga katangian ng hydroxides;

e) mga compound ng hydrogen.

a) Carbon (C), silicon (Si), germanium (Ge), lata (Sn), lead (Pb) - mga elemento ng pangkat 4 ng pangunahing subgroup ng PSE. Sa panlabas na layer ng elektron, ang mga atomo ng mga elementong ito ay may 4 na electron: ns2np2. Sa isang subgroup, habang tumataas ang atomic number ng isang elemento, tumataas ang atomic radius, humihina ang mga hindi metal na katangian, at tumataas ang mga katangian ng metal: ang carbon at silicon ay hindi metal, ang germanium, lata, lead ay mga metal.

b) Ang mga elemento ng subgroup na ito ay nagpapakita ng parehong positibo at negatibong estado ng oksihenasyon: -4, +2, +4.

c) Ang mas mataas na mga oxide ng carbon at silikon (C02, Si02) ay may mga acidic na katangian, ang mga oxide ng natitirang mga elemento ng subgroup ay amphoteric (Ge02, Sn02, Pb02).

d) Ang mga carbonic at silicic acid (H2CO3, H2SiO3) ay mga mahinang acid. Ang Germanium, tin at lead hydroxides ay amphoteric at nagpapakita ng mahinang acidic at mga pangunahing katangian: H2GeO3 = Ge(OH)4, H2SnO3 = Sn(OH)4, H2PbO3 = Pb(OH)4.

e) Mga compound ng hydrogen:

CH4; SiH4, GeH4. SnH4, PbH4. Methane - CH4 ay isang malakas na tambalan, silane SiH4 ay isang hindi gaanong malakas na tambalan.

Mga scheme ng istraktura ng carbon at silicon atoms, pangkalahatan at natatanging katangian.

Si 1S22S22P63S23p2.

Ang carbon at silicon ay hindi metal dahil mayroong 4 na electron sa outer electron layer. Ngunit dahil ang silikon ay may mas malaking atomic radius, ito ay mas malamang na magbigay ng mga electron kaysa sa carbon. Carbon-reducing agent:

Ang carbon ay isang di-metal. Ang pangunahing mala-kristal na pagbabago ng carbon ay brilyante at grapayt.

Ang silikon ay isang madilim na kulay-abo na hindi metal. Binubuo nito ang 27.6% ng masa ng crust ng mundo.

Ang Germanium ay isang silver-gray na metal. Ang density ng germanium sa solid state ay 5.327 g/cm3, sa liquid state -5.557 g/cm3.

Ang lata ay isang malleable, magaan na metal na may kulay silvery-white.

Ang tingga ay isang malleable na kulay abong metal. Ang elemento ay medyo malambot at madaling maputol gamit ang isang kutsilyo.

Ang Flerovium ay isang artipisyal na superheavy radioactive na elemento. Sa mga kilalang isotopes, 289Fl ang pinaka-stable. Ang kalahating buhay ay humigit-kumulang 2.7 segundo para sa 289Fl at 0.8 segundo para sa 288Fl.