Охарактеризуйте элементы с порядковыми номерами 6 и 8.

6 — углерод (C)

• Положение в ПСХЭ: IV период? (нет, 2-й период), группа 14 (IVА по старой), p-элемент.

• Атомное строение: Z=6; электронная конфигурация 1s² 2s² 2p². Четырёхвалентен, легко образует σ- и π-связи, сп³/сп²/сп гибридизация.

• Физические формы (аллотропия): алмаз (сп³-решётка, твёрдый, диэлектрик), графит (сп²-слои, электропроводен, смазка), аморфный углерод (сажи, древесный уголь), фуллерены, нанотрубки, графен.

• Распространённость: входит в состав карбонатов, угля, нефти, природного газа; ключевой элемент органических соединений. В атмосфере — CO₂ (~0,04%).

• Степени окисления: от –4 (в карбидах, CH₄) до +4 (CO₂); распространены –4, –3…0 (в органике), +2 (CO).

• Химические свойства: при обычных условиях химически стоек; при нагревании реагирует с O₂ (горение: C+O₂→CO₂, при недостатке O₂ → CO), с галогенами, металлами (карбиды), оксидами металлов (восстановитель: восстановительная выплавка металлов из руд). CO — восстановитель, CO₂ — кислотный оксид. Образует огромное число органических соединений благодаря прочным C–C и C–H связям и возможности кратных связей (C=C, C≡C).

• Биологическая роль: основа жизни — белки, липиды, углеводы, нуклеиновые кислоты; входит в цикл углерода (фотосинтез ↔ дыхание).

• Применение: графит — электроды, смазки, огнеупоры; алмаз — абразив, режущий инструмент, теплопроводные подложки; активированный уголь — адсорбенты/фильтры; углеродные волокна — композиты; органическая химия — топливо, полимеры, фармсинтез.

• Опасности/экология: CO — высокотоксичен (карбоксигемоглобин), CO₂ — парниковый газ; сажи — аэрозольные загрязнители.

8 — кислород (O)

• Положение в ПСХЭ: 2-й период, группа 16 (VIA), p-элемент, халькоген.

• Атомное строение: Z=8; электронная конфигурация 1s² 2s² 2p⁴. Сильный неметалл-окислитель; высокая электроотрицательность.

• Физические формы/модификации: O₂ (диоксиген) — парамагнитный газ без цвета и запаха; O₃ (озон) — голубой газ/тёмно-синяя жидкость, сильнейший окислитель, пахнет «грозой». Жидкий/твёрдый O₂ криогенные.

• Распространённость: самый распространённый элемент земной коры (в оксидах и силикатах), в воде (H₂O), в атмосфере Земли ~21% по объёму (O₂), в биомолекулах (углеводы, белки, фосфаты).

• Степени окисления: обычно –2 (в оксидах/гидроксидах), –1 (в пероксидах), –½ (в супероксидах), 0 (O₂/О₃); положительные у O встречаются лишь в соединениях с F (например, OF₂: +2).

• Химические свойства: реагирует с большинством элементов с образованием оксидов; поддерживает горение (сам не горит), окисляет органику до CO₂ и H₂O. Образует оксиды кислотные (SO₃, CO₂), основные (Na₂O), амфотерные (Al₂O₃); с водородом — вода, с металлами щелочных/щелочноземельных — пероксиды/супероксиды. Озон — более сильный окислитель, используется для дезинфекции, но токсичен.

• Биологическая роль: жизненно необходим для аэробного дыхания (терминальное акцептирование электронов в дыхательной цепи). Образует реактивные формы кислорода (ROS) — необходимы в иммунитете, но в избытке вызывают оксидативный стресс.

• Применение: металлургия (дутьё для ускорения плавки), химсинтез (окисления), медицина (кислородотерапия), водоочистка и стерилизация (озонирование), ракетная техника (жидкий O₂ — окислитель), аквакультура/сварка (кислородно-ацетиленовая).

• Опасности: высокая концентрация O₂ резко повышает пожаро- и взрывоопасность материалов; озон раздражает дыхательные пути и повреждает ткани.

Короткое сравнение: углерод — «строитель» органического мира и универсальный восстановитель/каркас для бесчисленных соединений; кислород — «двигатель» окислительно-восстановительных процессов и самый массовый окислитель на Земле. В паре C/O определяют основу энергетики биосферы: фотосинтез связывает CO₂, дыхание высвобождает энергию при его образовании.