Кремний. Общая характеристика

Биологическая роль углерода

Соединения углерода с серой, галогенами и азотом.

Дисульфид углерода CS₂ (сероуглерод) в обычных условиях – летучая бесцветная жидкость. Получают его взаимодействием паров серы с раскаленным углем. Сероуглерод легко окисляется, при небольшом нагреве воспламеняется на воздухе:

CS₂ + 3 O₂ ═ CO₂ + 2 SO₂

В воде CS₂ не растворяется, при нагревании гидролизуется на CO₂ и H₂S. Сероуглерод используется как хороший растворитель органических веществ, фосфора, серы, йода. А также в качестве средства для борьбы с вредителями сельского хозяйства. Сероуглерод ядовит.

Тиокарбонаты получают взаимодействием сероуглерода с сульфидами, например:

K₂S + CS₂ ═ K₂[CS₃]

Трисульфидокарбонат водорода H₂CS₃ – маслянистая жидкость, образуется при действии на соответствующие тиокарбонаты соляной или серной кислотами:

K₂CS₃ + 2 HCl ═ H₂CS₃ + 2 KCl

Водный раствор H₂CS₃ – слабая тиоугольная кислота. Постепенно разлагается водой, образуя угольную кислоту и сероводород:

H₂CS₃ + 3 H₂O ═ H₂CO₃ + 3 H₂S

Наиболее важным галоидным соединением углерода является четыреххлористый углерод (CCl₄). Это тяжелая бесцветная жидкость со слабым характерным запахом. В воде ССl₄ почти нерастворим. Применяют его в качестве негорючего растворителя органических соединений (жиры, масла, смолы). Получают CCl₄ хлорированием CS₂ в присутствии катализатора:

CS₂ + 3 Cl₂ ═ CCl₄ + S₂Cl₂

Смешанный фторид-хлорид углерода СCl₂F₂ – фреон применяется в качестве хладагента в холодильных машинах и установках.

Производные ОСNˉ и SCNˉ называют соответственно цианатами и тиоцианатами. Оксонитридокарбонаты используют для получения аммиака.

KCNO + 2 H₂O ═ KHCO₃ + NH₃

Тиоцианат водорода (роданистоводородная кислота) HSCN – бесцветная очень неустойчивая маслянистая жидкость. С водой смешивается в любых соотношениях. Большинство ее солей (роданиды) бесцветны, хорошо растворимы в воде и при обычных условиях вполне устойчивы. В практике наиболее чаще используют соль калия, которую получают:

КCN + S ═ KNCS

По содержанию в организме человека (21,15%) углерод относится к макроэлементам. Он входит в состав всех тканей клеток в форме белков, жиров, углеводов, витаминов, гормонов.

С биологической точки зрения углерод является органогеном номер 1.

Кремний — один из самых распространенных в земной коре элементов. Он составляет 27 % (масс. долей) доступной нашему исследованию части земной коры, занимая по распространенности второе место после кислорода. В природе кремний встречается только в соединениях: в виде диоксида (двуокиси) кремния SiO₂, называемого также кремниевым ангидридом или кремнеземом, и в виде солей кремние­вых кислот (силикатов). Наиболее широко распространены в при­роде алюмосиликаты, т. е. силикаты, в состав которых входит алю­миний. К ним относятся полевые шпаты, слюды, каолин и др. Кремний — главный элемент в царстве минералов и горных пород.

В большинстве организмов содержание кремния очень неве­лико. Однако некоторые морские организмы накапливают большие количества кремния. К богатым им морским растениям относятся диатомовые водоросли, из животных; много кремния содержат радиолярии, кремниевые губки.

Кремний по числу валентных электронов является аналогом углерода. Однако у кремния больший размер атома, меньшая энергия ионизации. Поэтому кремний – элемент 3-го периода – по структуре и свойствам однотипных соединений существенно отличается от углерода – элемента 2-го периода. Наиболее характерное координационное число кремния – четыре. sp-и sp²- гибридные состояния для кремния неустойчивы. Кремний в соединениях имеет степени окисления +4 и -4.