Номер 1, страница 152, часть 1 - гдз по химии 11 класс учебник Оспанова, Аухадиева

1. Почему все элементы подгруппы углерода могут проявлять свойства восстановителей, но только углерод и кремний — свойства окислителей?

1. Этот вопрос затрагивает окислительно-восстановительные свойства элементов 14-й группы периодической системы (подгруппы углерода): углерода (C), кремния (Si), германия (Ge), олова (Sn) и свинца (Pb). Различие в их поведении объясняется закономерным изменением свойств элементов в группе.

Свойства восстановителей

Восстановитель — это частица (атом, ион или молекула), которая в ходе химической реакции отдает электроны. Все элементы подгруппы углерода имеют на внешнем энергетическом уровне по 4 валентных электрона. Они могут отдавать эти электроны, переходя в положительные степени окисления (чаще всего $+2$ и $+4$). Так как процесс отдачи электронов является окислением, а само вещество при этом — восстановителем, то все элементы 14-й группы способны проявлять восстановительные свойства, вступая в реакции с более электроотрицательными элементами.

Например:

$C^0 + O_2 \rightarrow C^{+4}O_2^{-2}$ (углерод отдает электроны кислороду)

$Sn^0 + 2Cl_2 \rightarrow Sn^{+4}Cl_4^{-1}$ (олово отдает электроны хлору)

Свойства окислителей

Окислитель — это частица, которая принимает электроны. Чтобы элемент в простом веществе (со степенью окисления 0) проявил свойства окислителя, он должен принять электроны и перейти в отрицательную степень окисления. Для элементов подгруппы углерода это означает принятие 4 электронов для завершения внешнего электронного слоя до октета. В этом случае они приобретают низшую степень окисления $-4$.

Способность атома принимать электроны напрямую связана с его электроотрицательностью и неметаллическими свойствами. В 14-й группе при переходе от углерода к свинцу (сверху вниз) атомный радиус увеличивается, а электроотрицательность уменьшается, при этом усиливаются металлические свойства.

Углерод (C) и кремний (Si) — первые два элемента группы, являющиеся неметаллами. Они обладают достаточно высокой электроотрицательностью, чтобы оттягивать на себя электроны от менее электроотрицательных элементов (например, водорода и активных металлов). Поэтому они способны проявлять степень окисления $-4$ и выступать в роли окислителей.

Например:

$C^0 + 2H_2 \rightarrow C^{-4}H_4^{+1}$ (углерод принимает электроны от водорода)

$Si^0 + 2Mg \rightarrow Mg_2^{+2}Si^{-4}$ (кремний принимает электроны от магния)

Германий (Ge), олово (Sn) и свинец (Pb) — это металлоид и металлы. Их электроотрицательность низка, и для них энергетически невыгодно принимать электроны. Наоборот, как и все металлы, они склонны только отдавать свои валентные электроны. Поэтому в виде простых веществ они проявляют исключительно восстановительные свойства и не выступают в роли окислителей.

Ответ: Все элементы подгруппы углерода могут проявлять свойства восстановителей, так как имеют на внешнем слое 4 валентных электрона, которые они способны отдавать, приобретая положительную степень окисления. Свойства окислителей, то есть способность принимать электроны до степени окисления $-4$, характерны только для углерода и кремния. Это связано с тем, что они являются неметаллами и обладают достаточно высокой электроотрицательностью. Остальные элементы группы — германий, олово и свинец — являются металлами (Ge — металлоид) с низкой электроотрицательностью, для которых нехарактерно принятие электронов, а характерна их отдача.