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.