Углерод. 29_ Углерод. 29. Углерод
 Скачать 3.24 Mb.
|
§29. Углерод«Химическая история» Основные характеристики Содержание углерода Физические свойства Химические свойства Применение углерода С Круговорот углерода в природе Тест «Углерод» «Химическая история»Углерод является одним из первых химических элементов, который известен человеку. 3750 г. до н.э. Углерод является одним из элементов, имя первооткрывателя которого неизвестно, неизвестно и то, какая из форм элементарного углерода – алмаз или графит – была открыта раньше. И то и другое случилось слишком давно, ещё до возникновения письма. В 1791 г. английский химик Теннант первым получил свободный углерод; он пропускал пары фосфора над прокаленным мелом, в результате чего образовывался фосфат кальция и углерод. «Химическая история»Впервые название углерод (carbone) в книге Гитона де Морво, Лавуазье, Бертолле и Фуркруа "Метод химической номенклатуры" (1787) . Международное название Carboneum происходит от лат. carbo (уголь). Соединения углерода имеют в названии часть карб(он)- от лат. carbō (род. п. carbōnis) «уголь». Углеро́д — химический элемент 4-ой группы главной подгруппы 2-го периода периодической системы Д. И. МенделееваОсновные характеристикиИмя, : Углерод / Carboneum Символ, номер:(С) , 6 Электронная конфигурация: [He] 2s2 2p2 Температура кипения: 4 827°C Атомная масса: 12,0107 ± 0,0008 а. е. м. Степень окисления -4 , +2, +4 Содержание углерода:0,27% В земной коре 45% В растительной клетке, 18% В животной клетке. В человеческом организме 10,5% Физические свойстваУглерод существует во множестве аллотропных модификаций с очень разнообразными физическими свойствами. Разнообразие модификаций обусловлено способностью углерода образовывать химические связи разного типа. Известны четыре кристаллические модификации углерода: графит, алмаз, карбин и лонсдейлит. ГрафитГрафит - серо-чёрная, непрозрачная, жирная на ощупь, чешуйчатая, очень мягкая масса с металлическим блеском, обладает электропроводимостью Атомы расположены параллельными слоями, образуя гексагональную решетку. Внутри слоя атомы связаны сильнее, чем один слой с другим, поэтому графит может расслаиваться. ГрафитСгорает при 700оС в присутствии кислорода. Встречается в природе; получается искусственно. При высокой температуре, давлении и присутствии катализатора (марганец Mn, хром Cr, платиновые металлы) графит превращается в алмаз. АлмазАлмаз - минерал, имеющий желтоватый, белый, серый, зеленоватый, реже голубой и черный цвет. Не проводит электрический ток, но имеет высокую теплопроводность. В кристалле атомы углерода образуют непрерывный трехмерный каркас, состоящий из сочлененных тетраэдров, что обеспечивает высокую прочность связей. АлмазАлмаз - это самое твердое вещество из всех известных. Температура плавления выше 3500оС. Химически стоек. Сгорает при 870оС в присутствии кислорода. При 1800оС в отсутствие кислорода превращается в графит. Прозрачные кристаллы; после обработки - бриллианты. Добывают из россыпей и коренных месторождений. Синтетический алмаз получают из графита при высоком давлении и температуре. КарбинКарбин получен искусственно. Он представляет собой мелкокристаллический порошок чёрного цвета. Построен из длинных цепочек атомов С, уложенных параллельно друг другу. ЛонсдейлитЛонсдейлит найден в метеоритах и получен искусственно; Его структура и свойства окончательно не установлены. Аллотропные модификации углеродаКристаллический углеродАлмаз Графен Графит Карбин Лонсдейлит Наноалмаз Фуллерены Фуллерит Углеродное волокно Углеродные нановолокна Углеродные нанотрубки Аморфный углеродАктивированный уголь Древесный уголь Ископаемый уголь: антрацит и др. Кокс каменноугольный, нефтяной и др. Стеклоуглерод Техуглерод Сажа Углеродная нанопена Схемы строения различных модификаций углеродаa: алмаз,b: графит,c: лонсдейлит,d: фуллерен - бакибол C60,e: фуллерен C540,f: фуллерен C70,g: аморфный углерод,h: углеродная нанотрубкаХимические свойстваПри обычных условиях углерод химически инертен, при высоких температурах он соединяется со многими элементами, проявляя сильные восстановительные свойства. Все формы углерода устойчивы к щелочам и кислотам и медленно окисляются только очень сильными окислителями (хромовая смесь, смесь концентриров. HNO3 и KCIO3 и др.). “Аморфный” углерод реагирует с фтором при комнатной температуре, графит и алмаз - при нагревании. С бромом и йодом углерод не реагирует
Получение углеродаСухая перегонка древесины, каменного угля, древесный уголь, кокс, активированный уголь.Самый чистый углерод – сажа: CH4 → C + 2H2 при 1000о СНеполное сжигание метана и др. углеводородов:СН4+О2=С+2Н2ОПрименение углерода СУглерод играет огромную роль в жизни человека. Его применения столь же разнообразны, как сам этот многоликий элемент. В частности углерод является неотъемлемой составляющей стали (до 2,14 % масс.) и чугуна (более 2,14 % масс.) Применение углерода СГрафит используется в карандашной промышленности, но в смеси с глиной, для уменьшения его мягкости. Также его используют в качестве смазки при особо высоких или низких температурах. Его невероятно высокая температура плавления, позволяет делать из него тигли для заливки металлов. Способность графита проводить электрический ток также позволяет изготавливать из него высококачественные электроды. Применение углерода САлмаз, благодаря исключительной твердости, незаменимый абразивный материал. Алмазным напылением обладают шлифовальные насадки бормашин. Кроме этого, ограненные алмазы - бриллианты используются в качестве драгоценных камней в ювелирных украшениях. Исключительно высокая теплопроводность алмаза (до 2000 Вт/м·К) делает его перспективным материалом для полупроводниковой техники в качестве подложек для процессоров. Применение углерода СВ фармакологии и медицине широко используются различные соединения углерода. Так, карболен (активированный уголь), применяется для абсорбции и выведения из организма различных токсинов; графит (в виде мазей) — для лечения кожных заболеваний Углерод является основой всех органических веществ. Любой живой организм состоит в значительной степени из углерода. Углерод — основа жизни. Источником углерода для живых организмов обычно является СО2 из атмосферы или воды. В результате фотосинтеза он попадает в биологические пищевые цепи, в которых живые существа поедают друг друга или останки друг друга и тем самым добывают углерод для строительства собственного тела. Биологический цикл углерода заканчивается либо окислением и возвращением в атмосферу, либо захоронением в виде угля или нефти. Углерод в виде ископаемого топлива: угля и углеводородов (нефть, природный газ) — один из важнейших источников энергии для человечества.Выполните тест Тест «Углерод»Атом углерода расположен в: а) VI группе главной подгруппе;б) V группе побочной подгруппе;в) IV группе побочной подгруппе;г) IV группе главной подгруппе.Тест «Углерод»2. Углерод не проявляет степень окисления:а)+4; б)+5; в)-4; г)+2.3. Степень окисления углерода - 4 в соединении:а) СН4;б) СО;в) ССl4;г)Н2С03.Тест «Углерод»4.Углерод проявляет свойства:а) только окислительные;б) только восстановительные;в) окислительные и восстановительные.5.Кристаллическая решётка в простых веществах углерода:а) ионная;б) молекулярная,в) атомная;г) металлическая.Тест «Углерод»6.Самое твёрдое вещество:а) графит;б) карбин;в) фуллерен;г) алмаз.7. Не имеет кристаллического строения:а) кокс;б) алмаз;в) графит;г) карбин. |