Карбон і Силіцій, їх місце в Періодичній системі, будова атомів. Алотропні модифікації Карбону

Карбон і Силіцій знаходяться у головній підгрупі четвертої групи Періодичної системи хімічних елементів. Карбон - елемент другого періоду, Силіцій - третього. Атоми цих елементів на зовнішньому електронному шарі містять по чотири електрони у стані s²p². Цим пояснюється подібність їхніх хімічних властивостей.

Зі схем будови атомів Карбону і Силіцію випливає, що у звичайному стані ці елементи двовалентні, тому що їх атоми мають на зовнішньому електронному шарі два неспарених електрони. У збудженому стані вони чотиривалентні: на зовнішньому шарі атоми мають чотири неспарених електрони. У сполуках Карбон і Силіцій виявляють ступені окиснення +4 і –4. Вони також можуть виявляти і ступінь окиснення +2.

У природі зустрічаються три алотропні модифікації Карбону: алмаз, графіт і карбін.

Алмаз - прозора кристалічна речовина з дуже сильною променезаломлюваністю. Найтвердіший із усіх природних речовин. Тому його використовують для різання скла, буріння гірських порід, виготовлення шліфувальних дисків, різців. Алмаз погано проводить тепло і не проводить електричного струму. Тугоплавкий, хімічно малоактивний. Має атомні кристалічні ґратки.

Графіт - темно-сіра кристалічна речовина, масна на дотик. Добре проводить електричний струм, але гірше, ніж метал. Кристали графіту мають шарувату структуру. Графіт застосовують для виробництва олівців, тиглів та електродів. Графітові електроди часто замінюють дороги платинові електроди.

При температурі 1000 °С алмаз знову перетворюється на графіт. А при температурі 2000 °С графіт знову перетворюється на алмаз. Так добувають у промисловості штучні алмази і штучний графіт.

Карбін - чорний порошок із кристалами, які мають скляний блиск. Карбін твердіший за графіт, але значно поступається перед алмазом. У хімічному відношенні він дуже інертний.