Вуглець – найтугоплавкіша проста речовина. Зазвичайних умов вуглець малоактивний, при нагріванні вступає в реакції з металами і воднем, виявляючи окиснювальні властивості, у реакіях з киснем, сіркою, оксидами металів та ін. – відновні властивості:

Ca+2C=CaC2 C+O2=CO2

4Al+3C=Al4C3 C+2S=CS2

2H2+C=CH4 C+PbO=Pb+CO

З галогенами вууглець безпосередньо не реагує.

Карбіди металів можна розділити на дві групи: карбіди S- (P-) металів і карбіди d – металів. Карбіди першої групи з водою вступають у реакції обміну з утворенням гідроксидів металів і вуглеводнів:

CaC2+2HOH=Ca(OH)2+C2H2 (HCºCH)

Al4C3+12HOH=4Al(OH)3+3CH4

Карбіди звичайно добувають дією надлику вуглецю на оксиди металів:

CaO+3C=CaC2+CO

V2O5+7C=2VC+5CO

Вуглець утворюють 2 оксиди СО і СО2. При згоранні вуглець у надлишку кісню утворюється СО2 Со+О2=СО2, СО2 припідвищенних иемпературах реагує з вуглецем:

CO2+C=2CO

При пропусканні парів води кріз шар разжареного коксу утворюється суміш СО і Н2, які називаються водяним газом:

C+HOH=CO+H2

СО за звичайних умов поводить себе як несолетвірний оксид, не реагує з водою, розчинами кислов і лугів. Однак при підвищеному тиску пр нагіванні вступає в реакцію із лугами, утворюються солі мурашиної кислоти: Со +NaOH=HCOONa. Для СО характерні відовні властивості:

2CO+O2=2CO2 DH= -565 кДж.

Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2

NiO+CO=Ni+CO2

Оксиди вуглецю (2) сполучаються із багатьма металами, утворюючи карбоніди:

Fe+5CO=FeCO5 (карбоніл заліза)

Ni+4CO=Ni(CO)4 (карбоніл нікелю)

Велике значення має реакція СО з аміаком:

CO+NH3=HCN+HOH

Дуже отруйна. Повільно розкладаєтсья придії води і кисню. Солі цієї кислоти (NaCN, KCN) називають ціанідами. Оксид вуглецю (4) добувають у промисловості термічним розкладом CaCO3:

CaCO3=CaO+CO2

а у лабораторії – дією соляної кислоти на СаСО3 в апараті Кіппа:

CaCO3+2HCl=CaCl2+HOH+CO2

СО2 розчиняється у воді, утворюючи вугільну кислоту:

CO2+HOH=H2CO3

Вугільна кислота нестійка, існує лише у водному розчині, двухосновна. Для перетворення карбонатів у гідрокарбонати можна використати дію вугільної кислоти на карбонати:

CaCO3+H2CO3=Ca(HCO3)2

для оборотного переходу – донейтралізація кислої солі:

Ca(HCO3)2+Ca(OH)2=2CaCO3+2HOH

В зв’язку з тим, що вугільна кислота являєтсья слабкою, карбонати підлягають значному гідролізу. Гідроліз солей лужних металів іде ступінчато і оборотно.

Вуглець і його сполуки дуже важливі для металургії. Вуглець (кокс) використовується як дешевий відновник при отриманні багатьох металів (Zn, Cu, Sn, Pb, Ni, Co і ін). Вуглець – важливий компонент сплавів (чугуна, сталі та ін).

Кремній.

Електронегативність кремнію (1,9) невисока, тому найбільш стійка ступінь окислення +4. Найбільш низька ступінь окислення –4 проявляється в сполуках з активними металами, проміжні ступені окислення (крім 0) – нестійкі.

Кремній одержують в електропечах відновленням SiO2 коксом:

SiO2+2C=Si+2CO DH=68.9 Дж.

Необхідний для напівпровідників техніки кремній особливої частоти отримують розкладанням його водневих з’єднань, йодиду кремнію або реакції SiCl4 з чистим цинком.

Кремній – полімер, в реакйії вступає тільки при нагріванні. На відміну від вуглецю не реагує з Н2, але з’єднується з галогенами:

Si+2Mg=Mg2Si (Si – окисник)

Si+O2=SiO2

Si+2Cl2=SiCl4 (Si – відновник)

Сполуки кремнію з металами, силіциди, як і карбіди, можна поділити на дві групи. Солеподібні силіциди S-металів (Mg2Si, Ca2Si) легко реагують з кислотами (але не з водою), утворюючи сполуки кремнію з воднем, - сілани:

Mg2Si+4HCl=2MgCl2+SiH4

Силіциди d-металів, які частіш за все мають склад Sin+H2n+2. На повітрі сілани самозаймаються:

SiH4+2O2=SiO2+2HOH

при нагріванні розкладаються : SiH4=Si+2H2

Оксид кремнію SiO2 в природі існує у вигляді кварцу (піску), тримідиту, кристоаліту, а також в аморфному стані (опла, агат). SiO2 – тугоплавкий і хімічно малоактивний, при звичайних температурах. З водою не реагує, свої кислотні властивості проявляє в реакціях з лугами, основними оксидами і деякими солями, які проходять з достатньою швидкістю при підвищених температурах:

2NaOH+SiO2=NaSiO3+HOH

Na2CO3+SiO2=Na2SiO3+CO2

З кислотами SiO2 не реагує, вийняток складає плавикова кислота: SiO2+4HF=SiF4+2H2O.

Кремнієву кислоту можна отримати дією кислоти на розчин Na2SiO3. Якщо розчин достатньо розведений, утвориться золь (колоїдний розчин), при великих концентраціях – гель (студень). Ортокремнієва кислота розчинна у воді, слабка, може існувати в дуже розведених розчинах. При підвищенній концентрації виникає поліконденсація.

Найбільш широко використовуються силікати, виробляють міліони тон різних сілікатних матеріалів, в тому числі цеглу, цемент, фарфор, фаянс, скло та ін. Кварцовий пісок являється основною складовою частиною формувальних сумішей в литниковому виробництві, а “рідке скло” Na2SiO3 – зв’язуючий матеріал в цих сумішах. Кремній є складовою частиною чугунів та сталей, а також ін. сплавів.

Бор.

Бор – єдиний неметалічний елемент 3 групи. Валентність бору частіш за все тільки =3. Бор дає стійки зв’язки з киснем і галогенами. Зв’язки В-В і В-Н менш стійкі. В цьому подібність с кремнієм (діагональна подібність). Дя бору характерний ступінь окислення +3.

Основні його мінерали борати кальцію та магнію, а також бура Na2B4O7 и борна кислота H3BO3.

Бор отримують відновленням B2O3 магнієм:

3Mg+B2O3=3MgO+2B

Крім того, як і для кремнію використовують термічний розклад сполук бору з воднем та йодом.

Бор – полімерна речовина, взвичайних умовах реагує тільки з фтором, при нагрівані з’єднюється з металами, а також з киснем, галогенами та навіть з азотом. З воднем не реагує:

Mg+2B=MgB2

4B+3O2=2B2O3

2B+3Cl2=2BCl3

В сполуках бору з металами переважає металічний зв’язок. Більш активні бориди S –металів, які реагують з кислотами:

3MgB2+6HCl=3MgCl2+B2H6+4b

Найпростішої сполуки ВН3 в звичайних умовах не існує, підлягає димерізації.

Бороводні мало стійкі, при нагіванні легко розкладаються на бор і водень, дуже активні, на повітрі самозагоряються: В2Н6+3О2=В2О3+3Н2О.

Оксид бору має кислотні властивості, з’єднується з водою, утворюючи ортоборну кислоту:

B2O3+3HOH=2H3BO3

Ортоборна кислота розчина у воді. Дуже слабка, тому при дії лугів не утворює солей типу М3ВО3, а утворює солі більш сильної тетроборної кислоти:

2NaOH+4H3BO4=Na2B4O7+7HOH

Тетроборат натрію може далі реагувати з лугами та основними оксидами:

Na2B4O7+2NaOH=HOH+4NaBO2

Na2B4O7+CoO=2NaBO2+Co(BO2)2

При дії на бор азотом або аміаком утворюєтсья нітрид бору BN. Бор використовують як легуючу добавку до сплавів. Бор використовують при пайці та зварюванні.