Решебник по химии 9 класс. Рудзитис ФГОС | Страница 133

В главной подгруппе IVA-группы находятся углерод (C), кремний (Si), германий (Ge), олово (Sn) и свинец (Pb). Эти элементы обладают общим свойством — на внешнем энергетическом уровне у всех из них находится по четыре электрона. Это обуславливает их способность проявлять степень окисления +4, а также, в некоторых случаях, и +2. Общим является также строение внешнего электронного слоя — наличие двух s- и двух p-электронов. Отличие между элементами заключается в числе энергетических уровней: углерод — элемент второго периода, кремний — третьего, и так далее. С увеличением атомного номера возрастают размеры атомов и изменяются физические свойства. Углерод и кремний чаще проявляют неметаллические свойства, а германий, олово и свинец — всё больше металлические.

Графит и алмаз состоят из атомов одного и того же элемента — углерода. Это можно доказать с помощью анализа химического состава: при сгорании и графит, и алмаз дают одинаковое количество углекислого газа (CO₂), что указывает на их одинаковую природу. Различие в свойствах объясняется строением: в алмазе каждый атом углерода связан с четырьмя другими прочными ковалентными связями, образуя прочную трёхмерную кристаллическую решётку, что делает алмаз очень твёрдым веществом. В графите же атомы углерода образуют слои, в которых каждый атом связан с тремя другими, а четвёртый электрон остаётся подвижным — это придаёт графиту мягкость, скользкость и электропроводность. Таким образом, одинаковый химический элемент может существовать в разных формах благодаря разному расположению атомов в кристаллической решётке.

Алмаз применяется в ювелирной промышленности благодаря своей прозрачности и блеску, а также в промышленности для резки и шлифовки твёрдых материалов — из-за его исключительной твёрдости. Кроме того, алмазы используют в оптических приборах, в буровом оборудовании и даже в медицине — в особо точных инструментах. Графит применяют как смазку, в производстве карандашей, в литейном производстве, как материал для изготовления тиглей, а также как электродный материал благодаря его проводимости. Также графит входит в состав некоторых пластиков и композиционных материалов.