Общая характеристика элементов группы углерода

Учебной программой предусмотрено изучение только двух элементов IV группы - углерода и кремния. В заключительной беседе дается краткая общая характеристика этих элементов: сравнение атомной массы, схема строения атомов и свойств углерода и кремния, а также сравнение их с первыми двумя элементами в каждой из изученных ранее групп элементов. На основании этих сравнений учащиеся должны отметить закономерное изменение свойств элементов в группах и рядах, что подтверждает предположения, сделанные вначале на основании положения и схем строения атомов этих элементов. Следует дать краткую характеристику остальным элементам главной подгруппы - германию, олову и свинцу. Эта характеристика осуществляется в виде беседы с учащимися, в результате которой отмечается нарастание металлических свойств у элементов от углерода к свинцу в связи с ростом размеров радиусов атомов этих элементов. Учащиеся пишут формулы высших окислов германия, олова, свинца и сравнивают их с двуокисью углерода и кремния, при этом учитель указывает на появление амфотерных свойств гидратов этих окислов, начиная с соединений германия. В водородных соединениях, ввиду нарастания металлических свойств элементов от углерода к свинцу, соответственно уменьшается их прочность, а водородное соединение свинца РbН4 в свободном виде не получено.

Необходимо отметить практическое применение германия, олова и свинца. Германий имеет широкое применение в радио- и электротехнической промышленности как выпрямитель. На уроках химии пет надобности в изучении полупроводниковых свойств германия, в частности механизма выпрямления электрического тока, но учитель химии должен знать, что известно по этому вопросу учащимся из уроков физики, спросить их об этом. О применении олова и свинца ведут беседу в форме повторения того, что известно об этих металлах учащимся из жизни (сплав олова и свинца, лужение, предохранение металлов от коррозии и т. д.).

Об элементах побочной подгруппы надо дать краткие сведения, главным образом связанные с физическими свойствами и применением этих элементов. Особое внимание уделяется титану, этому металлу будущего, благодаря сравнительной легкости и прочности он нашел применение в авиастроении, особенно сверхзвуковых самолетов. Титан не подвергается коррозии даже в морской воде, поэтому перспективным является применение его в судостроении. Но применение его пока ограничивается дороговизной получения его: титан трудно получить из-за того, что он энергично поглощает даже следы кислорода, азота, углерода и становится при этом хрупким. Вместе с тем учащиеся узнают, что понятия "полезное" и "вредное" являются относительными. Так, свойство титана поглощать кислород, азот и углерод используется в металлургии для удаления этих элементов при добавлении титана в процессе плавки стали.

Цирконий почти не поглощает нейтронов, поэтому он используется в атомных реакторах. Цирконий, как и титан, хорошо поглощает газы (азот, кислород, водород). Это свойство его используется в радиолампах, где из него делают держатели нитей, которые при работе сильно нагреваются, а нагретый цирконий поглощает газы, благодаря чему в лампе поддерживается необходимый вакуум.

Гафний, в отличие от циркония, сильно поглощает нейтроны, поэтому его применяют для торможения работы атомных реакторов.