Сравнение свойств кремния и углерода

СРАВНЕНИЕ СВОЙСТВ КРЕМНИЯ И УГЛЕРОДА [c.14]

Сравнение химических свойств кремния и углерода [c.16]

Сравнение химических свойств кремния и углерода и их соединений позволяет химику-аналитику намечать правильные [c.16]

Сравнение свойств бора, азота и кремния со свойствами углерода [c.281]

Кремний — элемент третьего периода. Его электронная формула Is 2s 2р поэтому у кремния в образовании связей могут принимать участие -орбитали, что определяет своеобразие свойств кремния по сравнению с углеродом. [c.284]

Кремний расположен в периодической системе непосредственно под углеродом. Поэтому можно было ожидать существования кремниевых аналогов всех соединений углерода. Однако поскольку валентные электроны кремния находятся дальше от ядра и связаны с ним менее прочно, чем в атоме углерода, кремний является более электронодонорным, или металлическим , элементом по сравнению с углеродом. Поэтому кремний не образует многих типов соединений, известных для углерода. Свойства кремниевых аналогов заметно отличаются от свойств соединений углерода. [c.217]

Чем обусловлены более слабо выраженные неметаллические свойства кремния по сравнению с углеродом [c.138]

Повышенное число валентных электронов (5) по сравнению с элементами предыдущей группы (4) усиливает электронофильные свойства элементов главной подгруппы V группы. Так, азот является более неметаллическим элементом, чем углерод, фосфор—более, чем кремнии, и т. д. [c.465]

Алюминий, следующий за магнием, обладает заметной биологической активностью и является активатором некоторых энзимов,, а недостаток его в организме приводит к недостатку витамина Однако его роль все-таки значительно меньше, чем роль ионов натрия и магния. Атом алюминия слишком тян ел и велик для включения в структурную организацию клеток, а ион слишком мал и недостаточно поляризуем, чтобы попасть в число важнейших биологических катализаторов. Высокий заряд иона АР+ и склонность солей алюминия к гидролизу являются факторами, ограничивающими его роль в биохимических процессах. Другие качества, благоприятствующие участию в процессах жизнедеятельности (ковалентность связей, акцепторные свойства и т. п.) в большей степени присущи бору — аналогу алюминия во 2-м периоде. Предпочтительность бора, по сравнению с алюминием, доказывает предпочтительность элементов 2-го периода перед членами 3-го, Это становится особенно ясным при сравнении углерода с кремнием, который расположен в периодической системе под углеродом и так же как углерод способен к образованию четырех ковалентных связей. Кремния на Земле примерно в 135 раз больше углерода, но в биохимическую эволюцию включился все же углерод. Причина этого, в первую очередь, в стабильности связей С—С и 51—51. В первом случае расстояние между атомами в 1,5 раза меньше и соответственно энергия разрыва связи в 2 раза больше, т. е. связь С—С стабильнее. Поскольку построение организмов предполагает образование длинных цепей атомов, то устойчивые связи углерода имеют несомненное преимущество перед связями кремния. Кроме того, у кремния имеется лишь небольшая тенденция к образованию кратных связей. Все это делает соединения кремния неустойчивыми в присутствии воды, кислорода или аммиака. Однако кроме устойчивости другой очень важной особенностью биогенных элементов является способность к образованию кратных связей. Это можно проиллюстрировать сравнением свойств СОо и ЗЮг. В оксиде углерода (IV) между атомами С и О имеются кратные (двойные) связи, каждая из которых образована двумя парами общих электронов. Внешний слой каждого пз атомов в СОг приобретает стабильную структуру октета. Все возмол<-ности образования связей у этой молекулы исчерпаны. Благодаря легкости атомов и ковалентности связей СОг является газом, довольно легко растворяется в воде, реагирует с ней и в такой форме может быть использован живыми организмами. У кремния способность к образованию кратных связей практически отсутствует или, во всяком случае, гораздо ниже, чем у атома углерода. Поэтому атом 81 соединен с О простыми связями, при образовании которых остаются неспаренными два электрона у кремния и по одному у каждого из атомов кислорода. Лишенные возможно- [c.181]

Свойства линейных полиорганосилоксанов определяются специфичностью их химического строения, в том числе объемом атомов в основной цепи, и типом замеш,ающих групп. Больший объем атома кремния по сравнению с объемом атома углерода является, очевидно, причиной большей подвижности органических радикалов, связанных с атомами 81, и повышенной гибкости [c.475]

Кремний. Особенности химии кремния. Второй типический элемент IV группы — кремний — является типовым аналогом углерода. Как и у углерода, у атома кремния в невозбужденном состоянии на 5-орбита/[и находят ся два спаренных электрона, а р-орбитали имеют два неспаренных электрона. Разница в том, что атом углерода располагает валентными электронами при главном квантовом числе 2, а атом кремния характеризуется тем же числом валентных электронов (4) при я = 3. В связи с увеличением числа электронных слоев по сравнению с углеродом у кремния наблюдаются рост атомного радиуса, понижение потенциала ионизации, уменьшение сродства к электрону и ОЭО. Возрастание радиуса ведет к увеличению длины и уменьшению прочности межатомных связей, особенно в гомоатомных соединениях, вследствие чего растет электрическая проводимость и сужается ширина запрещенной зоны. Поэтому углерод в виде алмаза представляет собой изолятор, а кремний — полупроводник. В целом переход от первого типического элемента ко второму свидетельствует о нарастании металличности и ослаблении неметаллических свойств. Однако вследствие наличия большого числа валентных электронов этот переход более плавный, чем в III группе от бора к алюминию. [c.369]

С—с. Это и не удивительно, если учесть больший размер атомов Si. Связывающие электроны находятся дальше от каждого из ядер, и поэтому связь оказывается менее прочной. По той же причине Si имеет меньшую энергию ионизации, чем С, и меньшую электроотрицательность (см. табл. 9-1). Но еще более важной причиной различия в свойствах углерода и кремния является аномально высокая прочность связи Si—О. В атоме углерода пустые З -орбитали имеют гораздо более высокую энергию по сравнению с 2р-орбиталями кислорода, занятыми неподеленными электронными парами, поэтому между ними не возникает взаимодейст- [c.279]

Некоторые закономерности изменения свойств элементов в подгруппе IVA. Различие свонств элемеитов в подгруппе IVA по сравнению с подгруппой И1А больше. Разница в свойствах между алюминием и таллием значительно меньше, чем между соседними с ними (по периодам) элементами подгруппы IVA — кремнием и свинцом. Однако имеются и черты сходства между всеми элементами подгруппы углерода. [c.387]

Наружные электроны в атоме кремния более удалены от ядра-и слабее с ним связаны, чем в атоме углерода. Поэтому кремний обладает главным образом неметаллическими свойствами, но все же в некоторых случаях он проявляет и металлические признаки. Атом кремния как элемента третьего периода имеет большой размер по сравнению с атомом углерода и меньшую энергию ионизации 77 пм и И,26 эв соответственно у углерода, 118 пж и 8,15 эв —у кремния. [c.189]

Хлорирование кремнийорганических мономеров по сравнению с хлорированием типичных органических соединений имеет ряд особенностей, обусловленных свойствами кремния, который, в отличие от углерода (обладающего и валентностью, и координационным числом, равными 4), имеет валентность 4, а координационное число 6. Электроотрицательность кремния ниже, чем у углерода, и кремний приближается по электроотрицательности к металлам IV группы (табл. 1). Это приводит к тому, что энергия связи Si—Hal выше, чем энергия связи С—Hal (табл. 2). Вместе с тем более высокая полярность связи Si— l обусловливает ее большую реакционную способность, чем у связи С—С1. Однако реакционная способность связи Si— l падает по мере замены атомов хлора у кремния органическими радикалами, в то время как в аналогичных соединениях углерода наблюдается обратная закономерность. Все указанные особенности атома кремния влияют на реакционную способность органохлорсиланов в процессе их галогенирования. [c.81]

Специфика свойств и особенности методов получения кремнийорганических полимеров определяются в основном различиями в химии кремния и углерода. Кремний, как и углерод, обычно является четырехвалентным, однако в виде исключений он может проявлять валентность пять или шесть. Большие размеры атома кремния по сравнению с атомами углерода обусловливают существенные различия между ними. Во-первых, кремний резко образует неполярные связи и они обычно имеют более или менее ярко выраженный ионный характер. Во-вторых, величины энергии связи, образуемые кремнием и углеродом, существенно отличаются друг от друга. Как [c.209]

Как уже отмечалось, способность соединений кремния полимеризоваться обусловлена наличием свободных Зс/-орбиталей, обладающих акцепторными свойствами и принимающих участие в образовании л-связей. Считают [99] целесообразным при рассмотрении процесса полимеризации по аниону учитывать данные по энергиям связи. Большие координационные числа кремния по сравнению с углеродом связывают с уменьшением энтальпии при реакции 2510 = 51202. Выгодность полимеризации молекул в случае 5, Р и особенно 51 находится в соответствии со значе- [c.67]

В группу IV6 входят германий, олово и свинец. По своим свойствам германий занимает промежуточное положение между кремнием и оловом. Он имеет очень большое значение в полупроводниковой технике. Свинец и олово — металлы, имеющие очень большое значение. Они легко выделяются из руд и известны с древних времен. Эти металлы сами но себе и в сплавах находят самое широкое применение. Германий, олово и свинец образуют соединения, в которых они имеют окислительное состояние 4- -, характерное также для углерода и кремния. Они дают и второй ряд соедииений. представленных окислительным состоянием 2+, которое является преимущественным окислительным состоянием для свинца для германия характерно более высокое окислительное состояние. Гидроокиси этих элементов проявляют амфотерные свойства. Кислый характер ярче выражен в случае четырехвалентного состояния по сравнению с двухвалентным он наиболее сильно проявляется у германия и снижается при переходе к олову и свинцу. [c.444]

Физические свойства полисилоксанов зависят от характера и количества радикалов, связанных с атомом кремния, а также от соотношения в полимере углеродных атомов и атомов кремпия. Полимеры с высоким содержанием углерода представляют собой вязкие жидкости или высоксэластичные материалы. По мере уменьшения количества углерода нарастает вязкость и снижается растворимость полимера и он переходит в хрупкое стекловидное состояние. С увеличением размера боковых ответвлений (органических радикалов) в полимере начинают преобладать свойства, характерные для полиуглеводородов возрастает растворимость полимера в неполярных растворителях и его эластичность, но уменьшается механическая прочность, снижается температура размягчения и ухудшается термическая устойчивость. Высшие полиалкилснлоксаны обладают меньшей кислородоустойчивостью по сравнению с низшими. С заменой алкильных радикалов арильными увеличивается межмолекулярное взаимодействие, что выражается в повышении термической устойчивости и кислородо-устойчивости полимеров и возрастании жесткости. [c.485]

Приводимые Штоком доказательства в пользу высказываемых им положений (сравнение свойств кремния и углерода, простых и сложных кремнийорганических и органических соединений и др.) ничего принципиально нового не дают. Шток повторяет ранее высказанные по этим же вопросам мысли Д. И. Менделеева. Так, например, Шток пишет, что водород, кислород, галогены и т. д. связываются с углеродом приблизительно одинаково прочно, что отличает углерод от других элементов, в том числе и от кремния. Далее Шток приводит те же доводы, что и Д. И. Менделеев, в пользу гипотезы о полимерном состоянии SiOa—тугоплавкость и малую летучесть. Шток также подчеркивает то, что изоморфные соединения кремния и углерода до сих пор не найдены. Это указывает на значительное различие в свойствах этих элементов. Сходство тетраалкилсиланов с насьщенными углеводородами жирного ряда Шток также объясняет большим содержанием углерода. То обстоятельство, что Шток не ссылается на соответствующие работы Д. И. Менделеева, вряд ли можно отнести за счет его недостаточной осведомленности, скорее это нужно объяснить умышленным замалчиванием работ крупнейшего русского ученого. [c.15]

Прн сравнении элементов второго и третьего периодов интересно отметить также диагонал1.ную аналогию, которая заключается в том, что по некоторым свойствам свободных атомов, простых веществ и соединений элементы второго периода оказываются похожими на элементы, расположенные в третьем периоде в соседней группе справа литий — иа магний, бериллий — на алюминии, бор —на кремний, углерод —на фосфор, кислород —на хлор. [c.120]

В качестве иллюстрации можно привести пары элементов, различие в свойствах которых общеизвестно и может быть объяснено с точки зрения представления о кайносимметричных орбиталях. В самом деле, водород (1 5 ) значительно менее металличен , чем литий (2s ), а бор (2s 2/7 ) и углерод (2з 2р ) менее металличны, чем алюминий (Зс ЗрО и кремний (Зз Зр-). Эти особенности кайносимметричных элементов обусловлены меньшим экранированием валентных электронов. Внутренние максимумы радиального распределения электронной плотности для некайносимметричиых валентных орбиталей совпадают с аналогичными максимумами заполненных внутренних орбиталей той же симметрии. Вследствие этого некай-носимметричные электроны испытывают значительно больший эффект экранирования, из-за чего их связь с ядром существенно слабее по сравнению с кайносимметричными электронами. [c.14]

Для кремния характерны свойства, промежуточные между металлами и неметаллами. На этом основана вся полезная и непрерывно развивающаяся химия этого счастливо изобилующего в природе элемента, Можно сформулировать несколько общих положений (обобщений), характерных для органической химии кремния они естественно вытёйают из сравнения химии кремния с хорошо известной химией ближайших к нему элементов по Периодической системе — углерода, бора и фосфора — и помогают понять свойства кремнийорганических соединений. [c.66]

Общая характеристика IVA-, VA-, VIA-, VIIA-групп периодической системы. Водород, его химические и физические свойства. Свойства и способы получения хлороводорода и хлоридов, гипохлоритов, хлоратов. Кислород, его получение, сравнение физических и химических свойств кислорода и озона, окислительно-восстановительные реакции с участием пероксида водорода. Сера, ее физические и химические свойства. Свойства и способы получения соединений серы сероводорода и сульфидов, оксидов, сульфитов, серной кислоты и сульфатов. Азот, его физические и химические свойства, получение. Свойства аммиака и солей аммония, оксидов азота (+1), (+2) и (+4), азотистой кислоты и нитритов, азотной кислоты и нитратов. Получение аммиака и азотной кислоты. Фосфор, его физические и химические свойства. Свойства соединений фосфора фосфороводорода и фосфидов, оксидов фосфора (+3) и (+5), фосфорной кислоты и фосфатов. > лерод, его зичес-кие и химические свойства. Свойства и способы получения оксидов углерода и карбонатов. Свойства угольной кислоты. Свойства кремния, оксида кремния, кремниевой кислоты и силикатов. Медикобиологическое значение соединений указанных неметаллов. [c.757]

Все рассматриваемые здесь своеобразные исследования возникли в связи с тем, что можно назвать загадкой силиконов почему они ведут себя именно так, а не иначе Никакие сведения о химическом строении метилполисилоксана, никакие предварительные данные о связи кремний — углерод не могли объяснить особенных физических характеристик силиконовых полимеров. Химические свойства были понятны, даже ожидались заранее, физические же свойства оставались загадкой. Все особенности указывали на слабое внутримолекулярное взаимодействие и исключительную гибкость цепей. Предполагалось, что причина этого заключается во внутреннем движении необычного рода, но без прочной физической основы. Затем появилась новая техника ядерного магнитного резонанса, которая в условиях высокой разрешающей способности одна давала возможность исследовать внутреннее движение твердых тел наблюдением ширины и отклонения адсорбционной полосы или полос. Хотя эту аппаратуру трудно построить и еще труднее добиться устойчивых экспериментов, тем не менее она ясно показала, что действительно существует значительное количество внутреннего движения и в чистом кристаллическом метилсилоксане и в твердых силиконовых полимерах. Это движение не ограничивается колебанием или отклонением кремний-кислородной связи, но явственно включает вращение метильных групп вокруг связи кремний — углерод, причем оно сохраняется до низких температур [1]. Причины такой свободы вращения (по сравнению со связью углерод — углерод) еще не ясны, но почти определенно связаны с длиной связи. Энергетический барьер для вращения метильной группы в СНзСС1з равен 6 ккал/моль [2], в то время как для СНз81С1з он составляет примерно половину этого, а движение существует до 4° К. В полимере метилсилоксана с молекулярным весом 1 090 ООО барьер для вращения метильной группы составляет всего только 1,5 ккал/моль , т. е. меньше, чем в метаноле [2]. Если мы припишем это различие большему расстоянию связи углерод — кремний, то это должно вызвать дальнейшее усиление движения для аналогичных соединений германия. Поскольку связь германий — кислород будет неиз- [c.60]

В своей статье, напечатанной в 1814 г. [101], которую он считал продолжением предыдущей (1811), Авогадро подчеркивал, что за прошедшие три года не было предложено ничего взамен моей гипотезы для объяснения фактов, открытых Гей-Люссаком [20, стр. 59]. Дав подробное изложение сути своей гипотезы (там же), он переходит к применению ее к новым опытным данным, открытым за это время Гей-Люссако.м, Дэви и Берцелиусом. Наибольший интерес представляют ф ормулы, предложенные Авогадро для двух углеводородов метана и этилена. Исходя из объемных данных их анализа и своей гипотезы, он предлагал для этих газов атомный состав, соответствующий СН4 для метана и С2Н4 для этилена [20, стр. 62]. Для сернистого углерода Авогадро, пересчитав весовой состав этого соединения на объемные величины, нашел формулу СЗг. В этой же статье Авогадро впервые дал для кремнезема формулу, соответствующую современной. Он писал Предполагая, что кремнезем состоит из двух объемов кислорода и одного объема кремния, после удвоения, необходимого для бинарных соединений, следует, что плотность кремния будет 2-28,74—30,15 = 27,13... [20, сгр. 85]. Интересно, что для оправдания малого атомного веса кремния Авогадро исходил из сравнения химических свойств кремния с химическими свойствами углерода. Малая величина молекулы кремнезема и отсюда кремния,— писал Авогадро,— как бы предсказывается легкостью, с которой кремнезем переходит в газообразное состояние, соединяясь с плавиковой кислотой, так же, как и малая величина молекулярного веса углерода — газообразной формой угольной кислоты [20, стр. 86]. Здесь уместно указать на некоторые общие выводы Авогадро о связи между физическими свойствами веществ и их молекулярным (атомным) весом. Он отмечает, что вещества, имеющие малый молекулярный (атомный) вес,— это вообще газы или летучие вещества, что металлы, обладающие большим атом ным весом, обладают также и большим удельным весом, и, наконец, что более электроположительные металлы, как правило, более легкие по удельному весу [20, стр. 86]. Одновременно он указывал и на некоторые исключения из этих правил [c.45]

Для использования в качестве армирующих материалов наряду с волокнами животного (шелк, шерсть), растительного (леи, хлопок, древесина, дл<ут) и минерального происхождения (асбест) большой интерес представляют химические волокна (лавсановые, полиамидные, полипропиленовые и др.) волокна на основе алюмо-силикатных и кварцевых стекол нитевидные кристаллы некоторых металлов, карбида кремняя, углерода окислов алюминия, магния, бериллия, циркония и т. д. Как видно из табл. 3.2, синтетические волокна по свойствам значительно превосходят природные и искусственные волокна. По сравнению с другими синтетическими волокнами стекловолокно обладает такими свойствами, как негорючесть, повышенная устойчивость к тепловому старению, повышенная прочность, технологичность. Про- [c.82]

Диметилсилоксаны физиологически инертны. Токсичность фторированных силоксанов невысока, но при разложении при температуре выше 300 °С выделяются токсичные вещества. Силоксановые масла имеют хорошие вязкостно-температурные свойства. На рис. 79 представлены эти характеристики для некоторых силоксановых масел, содержащих метильные и фенильные группы, и для минерального масла 5АЕ-30. Очень малые вязкостно-весовые константы являются следствием необычно большой гибкости основной 51—0-цепи, которую можно отнести за счет большего атомного радиуса атома кремния по сравнению с атомом углерода. В случае более громоздких заместителей атома 51 (например, [c.150]

Прочность связей, длины связей и ионная природа для соединений углерода и кремния различны. В табл. 21 приведены средние значения энергии для различных связей кремния и углерода. Очевидно, что все связи кремния с кислородом, азотом и галогенами являются более прочными, чем соответствующие связи, включающие углерод. Особенно прочной по сравнению со связью углерод — кислород является связь кремний — кислород, чем частично можно объяснить высокую термическую стабильность полисилоксанов. Связь кремний — углерод является промежуточной по силе между связью кремни11 — кремний и одинарной связью углерод — углерод, но прочность связи кремний — углерод больше приближается к прочности связи углерод — углерод разница между ними не настолько велика, чтобы этим можно было объяснить различия в свойствах силиконов и углеводородов. Легкость окисления полисиланов по сравнению с углеводородами объясняется освобождением около 53 ккал/молъ при переходе от связи кремний — кремний к связи кремний — кислород, в то время как при переходе от одинарной связи углерод — углерод к связи углерод — кислород выделяется только около 3 ккал моль. Сравнительно много энергии освобождается при переходе от связей кремний — хлор, кремний — бром или кремний — иод к связи кремний — кислород, что частично объясняет ббльшую чувствительность этих галогенсиланов к гидролизу по сравнению с соответствующими органическими галогенидами. Поглощение энергии [c.196]

Некоторые закономерности изменения свойств соелннсннй элементов в подгруппе IVA. Различие свойств соединений элементов в подгруппе IVA по сравнению с подгруппой П1А больше. Свойства соединений алюминия и таллия различаются значительно меньше, чем у соединений соседних с ними (по периодам) элементов подгруппы IVA-кремния и свинца. Однако имеются и черты сходства между всеми элементами подгруппы углерода. [c.390]

На примерах молекул галогенов и галогеноводородов, а также кристаллов алмаза, кремния и германия обнаруживается зависимость прочности связи от ее длины, закономерно изменяющаяся с изменением атомных радиусов элементов. При сравнении углерод — углеродных связей обнаруживается влияние дополнительных -связей на 0-связь, проявляющееся в изменении длины и энергии кратных связей. Последние три типа связей в табл. 8 позволяют понять переход от диэлектрических свойств к полупроводниковым в ряду указанных чещестБ. [c.99]

Углерод—кремний—марганец—хром—титан (низкое содержа-[е марганца). Исследовано влияние углерода в пределах его со ржания 2,28—3,81% на свойства белого чугуна, легированного омом (1,05—1,16%) и модифицированного титаном (0,09— 12%) при содержании 0,6—1,1 % 31 и 0,4—0,8% Мп (сумма леги ющих и модифицирующих элементов 2,69—3,01%). С учетом мо фицирующего влияния титана содержание марганца было нС олько снижено по сравнению с предыдущей комплексной прИ [c.83]

В США, Японии, ФРГ, Франции и других странах в качестве высокоэффективного и перспективного материала для электроизоляции кабелей применяют кремнийорганиче-скую резину, которая почти по всем показателям превосходит другие электроизоляционные материалы. Под воздействием огня она выделяет мало серы, галогенов, не создает опасности коррозии оборудования, имеет высокую степень огнестойкости и с введением в полимер фенила повышает сопротивление к радиации, а выделяемый при горении дым состоит в основном из паров воды и незначительного количества оксида углерода. Важной отличительной чертой кремнийорганической резины является то, что под воздействием огня и выгорания ряда ее составных частей остается диоксид кремния, обладающий высокими диэлектрическими свойствами. По мнению многих зарубежных специалистов, более высокая стоимость кабелей с изоляцией из кремнийорганической резины (в 1,5—2 раза) по сравнению с другими кабелями окупается ее высокой огнестойкостью и надежностью. Специалисты в нашей стране считают возможным создание огнезащищенных кабелей для АЭС на основе каучуков и специальных резин. На основе каучука СКТВ, [c.142]

Как и в случае никеля на двуокиси кремния, скорость восстановления окиси никеля, находящейся на поверхности окисно-алюмннневого носителя, весьма мала по сравнению со скоростью восстановления чистой окиси никеля, и, например, при 820 К требуется продолжительная обработка водородом. По-видимому, это обусловлено присутствием тонкой пленки алюмината на поверхности окисных частиц. Тем не менее при восстановлении окиси, несомненно, образуются дискретные частицы металлического никеля. Например, частицы никеля в восстановленном катализаторе наблюдал в электронном микроскопе Шепард [99] долю металлического никеля оценивали травлением в кислоте [60] и реакцией с окисью углерода, дающей карбонил никеля [51, 60] размер частиц определяли также, исследуя магнитные свойства никеля [97]. [c.220]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология