1. Каково строение атома углерода? 2. Какова степень окисления углерода в соединениях с формулами CCl4, CO2, Al2C3

Eduard

5

1. Строение атома углерода можно описать следующим образом. Атом углерода состоит из ядра, которое содержит протоны и нейтроны, и облака электронов, расположенного вокруг ядра. В ядре атома находятся 6 протонов и обычно 6 нейтронов. Этот вид углерода называется углеродом-12. Вокруг ядра находятся 6 электронов, которые орбитально располагаются на трех электронных оболочках: внутренней, второй и третьей. Оболочки содержат по 2, 4 и 4 электрона соответственно. Строение атома углерода можно изобразить с помощью электронной конфигурации: 1s^2 2s^2 2p^2.

2. Чтобы определить степень окисления углерода в соединениях, нужно учитывать его электроотрицательность и учет того, что обычно не металлы образуют положительные степени окисления, а металлы - отрицательные. Давайте рассмотрим каждое соединение по отдельности:
- CCl4: Хлор по группе выше углерода, поэтому углерод будет иметь отрицательную степень окисления. Учитывая, что в CCl4 общая степень окисления равна нулю, углерод будет иметь степень окисления +4, так как у нас 4 молекулы хлора.
- CO2: Кислород более электроотрицательный, поэтому углерод будет иметь положительную степень окисления. Окисление углерода определяется по формуле CO2: \(2 \cdot (+2) + 2 \cdot (-2) = 0\), отсюда следует, что в CO2 углерод будет иметь степень окисления +4.
- Al2C3: Алюминий - металл, поэтому у него будет отрицательная степень окисления. Учитывая, что общая степень окисления равна нулю, углерод будет иметь степень окисления -4.
- CaC2: Кальций - металл, поэтому у него будет отрицательная степень окисления. Учитывая, что общая степень окисления равна нулю, углерод будет иметь степень окисления -2.

3. В ряду элементов Ge - Si - C происходит уменьшение притяжения валентных электронов к ядру, увеличение атомного радиуса, повышение электроотрицательности и ослабление неметаллических свойств. Переходя от германия к кремнию и карбона, ядро атома становится больше по размеру, что приводит к увеличению атомного радиуса. При этом, так как электроотрицательность - это способность атома притягивать электроны к себе в химической связи, электроотрицательность углерода будет выше, чем у германия и кремния. Следовательно, углерод будет более электроотрицательным. Отсюда следует, что неметаллические свойства углерода будут более выражены по сравнению с германием и кремнием, так как углерод больше притягивает электроны к себе.

4. Оценим правильность данных утверждений.
- а) Оксид углерода (IV) является несолеобразующим веществом. Это утверждение верно. Оксид углерода (IV) имеет формулу CO2, и он не образует соли, так как углерод в этом оксиде имеет степень окисления +4. Соли образуются при взаимодействии оксида с металлом или основанием, а в данном случае оксид углерода является неметаллическим соединением.
- б) Оксид углерода (II) - бесцветный газ, тяжелее воздуха. Это утверждение неверно. Оксид углерода (II) имеет формулу CO и является бесцветным газом, но он легче воздуха. Следует отличать CO2 (оксид углерода (IV)) от оксида углерода (II), так как их свойства различаются.