Р — Элементы IVА группы (подгруппа углерода)

Четвертая главная подгруппа группа периодической системы включает два типических элемента углерод и кремний, и элементы германий, олово свинец (подгруппа германия). Углерод является основой органической химии, главным органогенным элементом, необходимым компонентом организма всех живых существ. Второй типический элемент — кремнийосновной элемент неорганической химии и всей неживой природы. Кремний и германий — доминирующие полупроводниковые материалы. Интегральные схемы на основе кремния и германия являются основой компьютеров, микропроцессоров и т. д.

Все элементы этой подгруппы содержат по четыре валентных электрона — это ns2np2 электроны. Это число валентных электронов является оптимальным для возникновения тетраэдрических связей по обменному механизму. Некоторые физико-химические константы данных элементов подгруппы приведенные в табл.8.

В пределах IVА — группы наблюдается зависимость свойств от положения элемента. Так, ОЭО германия больше, чем кремния, хотя первый потенциал ионизации германия меньше. Это объясняется существованием у атома германия в отличие от кремния, заполненного внутреннего 3d10 — уровня, который служит экраном для р-электронов. В ряду C — Si — Ge — Sn — Pb энергия ионизации уменьшается и увеличивается атомный радиус, то есть усиливаются металлические свойства. Первые два элемента — типичные неметаллы, кремний и германий — полуметаллы. Свинец типичный — металл. Все элементы проявляют степень окисления: +4, +2, причем, сверху вниз устойчивость высокой степени окисления уменьшается, а низкой возрастает. У соединений элементов со степенью окисления (+4) в ряду от углерода к свинцу усиливаются окислительные свойства, а у соединений со степенью окисления (+2) ослабляются восстановительные свойства. Например, германий и олово в степени окисления (+2) являются сильными восстановителями, у соединений Ge (+2) восстановительные свойства настолько сильны, что в отсутствие окислителя они диспропорционируют. Для свинца степень окисления (+2) является наиболее устойчивой, а соединения Pb (+4) — сильные окислители.

Таблица 8 — Свойства элементов подгруппы углерода.