Характеристика химического элемента № 6 Углерод (стр. 1 из 2). Характеристика элемента углерод


Углерод и его характеристики

Общая характеристика углерода

Углерод находится в природе как в свободном состоянии, так и в виде многочисленных соединений. Свободный углерод встречается в виде алмаза и графита. Кроме ископаемого угля, в недрах Земли находятся большие скопления нефти. В земной коре встречаются в огромных количествах соли угольной кислоты, особенно карбонат кальция. В воздухе всегда имеется диоксид углерода. Наконец, растительные и животные организмы состоят из веществ, в образовании которых участие принимает углерод. Таким образом, этот элемент – один из распространенных на Земле, хотя общее его содержание в земной коре составляет всего около 0,1% (масс.).

Атомная и молекулярная масса углерода

Относительной молекулярная масса вещества (Mr) – это число, показывающее, во сколько раз масса данной молекулы больше 1/12 массы атома углерода, а относительная атомная масса элемента (Ar) — во сколько раз средняя масса атомов химического элемента больше 1/12 массы атома углерода.

Поскольку в свободном состоянии углерод существует в виде одноатомных молекул С, значения его атомной и молекулярной масс совпадают. Они равны 12,0064.

Аллотропия и аллотропные модификации углерода

В свободном состоянии углерод существует в виде алмаза, кристаллизующегося в кубической и гексагональной (лонсдейлит) системе, и графита, принадлежащего к гексагональной системе (рис. 1). Такие формы углерода, как древесный уголь, кокс или сажа имеют неупорядоченную структуру. Также есть аллотропные модификации, полученные синтетическим путем – это карбин и поликумулен – разновидности углерода, построенные из линейных цепных полимеров типа -C= C- или = C = C= .

Аллотропные модификации углерода

Рис. 1. Аллотропные модификации углерода.

Известны также аллотропные модификации углерода, имеющие следующие названия: графен, фуллерен, нанотрубки, нановолокна, астрален, стеклоуглерож, колоссальные нанотрубки; аморфный углерод, углеродные нанопочки и углеродная нанопена.

Изотопы углерода

В природе углерод существует в виде двух стабильных изотопов 12С (98,98%) и 13С (1,07%). Их массовые числа равны 12 и 13 соответственно. Ядро атома изотопа углерода 12С содержит шесть протонов и шесть нейтронов, а изотопа 13С – такое же количество протонов и пять нейтронов.

Существует один искусственный (радиоактивный) изотоп углерода 14Сс периодом полураспада равным 5730 лет.

Ионы углерода

На внешнем энергетическом уровне атома углерода имеется четыре электрона, которые являются валентными:

1s22s22p2.

В результате химического взаимодействия углерод может терять свои валентные электроны, т.е. являться их донором, и превращаться в положительно заряженные ионы или принимать электроны другого атома, т.е. являться их акцептором, и превращаться в отрицательно заряженные ионы:

С0 –2e → С2+;

С0-4e → С4+;

С0+4e → С4-.

Молекула и атом углерода

В свободном состоянии углерод существует в виде одноатомных молекул С. Приведем некоторые свойства, характеризующие атом и молекулу углерода:

Энергия ионизации атома, эВ

11,25

Относительная электроотрицательность

2,55

Радиус атома, нм

0,077

Сплавы углерода

Наиболее известные сплавы углерода во всем мире – это сталь и чугун. Сталь – это сплав железа с углеродом, содержание углерода в котором не превышает 2%. В чугуне (тоже сплав железа с углеродом) содержание углерода выше – от 2-х до 4%.

Примеры решения задач

ru.solverbook.com

Дайте характеристику химического элемента углерода по плану

Фёдорова Елена

[I] Символ химического элемента и его название:Химический элемент №6 – углерод. Обозначается символом “C”.[II] Положение химического элемента в периодической системе элементов Д.И. Менделеева:1)Порядковый номер элемента – 6.2)Углерод находится во 2 периоде.3)Углерод – представитель IV группы периодической системы Д. И. Менделеева.4)Данный элемент входит в главную подгруппу.[III] Строение атома химического элемента:1)Заряд ядра атома углерода равен 6 (заряд ядра соответствует порядковому номеру элемента).2)Относительная атомная масса углерода равна 12.3)Число протонов также равно 6 (именно протоны формируют заряд ядра атома).4)Электронов в углероде также 6 (атом в целом нейтрален и 6 протонам соответствует 6 электронов).5)Чтобы определить количество нейтронов нужно от относительной атомной массы элемента отнять количество протонов атома этого элемента. 12-6=6. Значит количество нейтронов равно 6.6)Атом углерода имеет два электронных слоя, так как находится во 2 периоде периодической системы Д. И. Менделеева.[IV] Электронная и электронно-графическая формулы атома, его валентные электроны.6С 1S2 2S2 2P2Валентными являются электроны 2S2 и 2P2, то есть электроны внешнего электронного слоя.[V] Определяем тип химического элемента (металл или неметалл, s-, p-, d-или f-элемент)Углерод относится к неметаллам. Так как p-подуровень электронов заполняется последним, этот элемент относится к p-семейству.[VI] Составляем формулы высшего оксида и гидроксида углерода и характеризуем их свойства (основные, кислотные или амфотерные)Формула высшего оксида CO2. Это кислотный оксид, так как он образует кмслоту.С(ОН)4 – гидроксид. Он соответствует кислоте h5CO4, которая распадается до угольной кислоты.[VII] Сравним неметаллические свойства углерода со свойствами элементов-соседей по периоду и подгруппой.Углерод имеет самые сильные неметаллические свойства в своей группе, он сильнее кремния. В периоде же углерод сильнее бора, но слабее азота.[VIII] Определяем максимальный и минимальный степень окисления атома углерода .Максимальная степень окисления углерода -4 (в метане). А максимальная - +4.

vashurok.ru

Характеристика химического элемента № 6 Углерод

Южно-Уральский государственный университет

Кафедра ЕН

Характеристика химического элемента

№ 6 Углерод

Выполнил:

студент группы ММВ-335

Коробатов М. В.

Проверил преподаватель:

Мельниченко В. Г.

г. Миасс 2006 г.

История открытия.

Углерод известен с глубокой древности. Древесный уголь служил для восстановления металлов из руд, алмаз - как драгоценный камень. Значительно позднее стали применять графит для изготовления тиглей и карандашей.

В 1778 К. Шееле , нагревая графит с селитрой, обнаружил, что при этом, как и при нагревании угля с селитрой, выделяется углекислый газ. Химический состав алмаза был установлен в результате опытов А. Лавуазье (1772) по изучению горения алмаза на воздухе и исследований С. Теннанта (1797), доказавшего, что одинаковые количества алмаза и угля дают при окислении равные количества углекислого газа. Углерод был признан химическим элементом в 1789 Лавуазье. Латинское название carboneum Углерод получил от carbo - уголь. [1].

2. Распространение углерода в природе, включая живые организмы.

По содержанию в земной коре углерод занимает 17-е место среди элементов: на его долю приходится около 0,14 ат. % от общего числа атомов земной коры. Вместе с тем значение углерода чрезвычайно велико, т.к. его соединения являются основой всех живых организмов. В среднем живые организмы, составляющие биосферу, на 18 вес. % состоят из углерода (в теле человека 19,37% углерода).

Большая часть углерода сосредоточена в природных карбонатах (СаСО3 — известняк, мрамор, мел, СаСО3 • МgСО3 — доломит, МgС03 — магнезит) и в горючих ископаемых (нефть, каменный и бурый уголь, торф, горючие сланцы, природные горючие газы). В состав атмосферы углерод входит в виде углекислого газа СО2 (0,03 об. %), в растворенном состоянии СO2 находится в природных водах (в гидросфере его в 60 раз больше, чем в атмосфере).

Свободный углерод встречается в виде алмаза, графита и так называемого аморфного углерода (мелкодисперсный графит, основные разновидности — уголь и сажа). Некоторые каменные угли на 98% состоят из углерода. [2].

Анализ противоречий.

В источнике [2] написано что, некоторые каменные угли на 98% состоят из углерода, а в источник [5] написано что, некоторые из ископаемых углей содержат 99% углерода.

Я считаю верным литературный источник [2] так как он более новый (2003 г.).

3. Физические свойства.

Углерод является первым элементом в четвертой группе периодической системы. Его атомный вес 12,01115. [5].

Аллотропные модификации углерода — алмаз и графит — резко отличаются по физическим свойствам.

Алмаз — прозрачные кристаллы, очень твердые. Твердость алмаза объясняется строением его кристаллической решетки, четыре валентных электрона каждого атома углерода в алмазе образуют прочные ковалентные связи с другими атомами углерода. Кристаллическая решетка алмаза имеет тетраэдрическое строение. Расстояние между всеми атомами углерода одинаковое. Плотность алмаза равна 3,51 г/см3 . Алмаз проводит электрический ток, так как в его кристаллической решетке отсутствуют свободные электроны.

Графит — мягкое темно-серое вещество с металлическим блеском. Плотность его колеблется от 2,17 до 2,3 г/см3 . Кристаллическая решетка графита имеет сложное слоистое строение. Расстояние между слоями в кристалле графита больше расстояния между соседними атомами углерода в одной плоскости в 2,5 раза, поэтому связь между атомами углерода в одном слое гораздо прочнее, чем связь между атомами углерода, находящимися в различных слоях. Каждый атом углерода в кристаллической решетке

графита образует три прочные ковалентные связи с атомами углерода, расположенными в том же слое. В образовании этих связей участвуют три электрона атома углерода, а четвертый валентный электрон является относительно свободным. Наличие свободных электронов обусловливает электропроводность графита. [3].

Уголь (особенно древесный) обладает большой адсорбционной способностью. Адсорбционная способность угля обусловливается его пористостью. Чем больше пор, тем больше поверхность угля и тем больше адсорбционная способность. Обычно поры древесного угля частично заполнены различными веществами, что снижает его адсорбционную способность. Для усиления адсорбции уголь подвергают специальной обработке — нагревают в струе водяного пара, чтобы освободить его поры от загрязняющих веществ. Обработанный таким образом уголь называется активным. [4].

4. Химические свойства.

Из аллотропических видоизменений углерода легче других вступает в реакцию аморфный уголь.

С кислородом углерод образует два главных окисла — двуокись углерода, или угольный ангидрид, часто называемый также углекислым газом СО2 , и окись углерода СО. Кроме них, известны еще окислы состава С3 О2 и С12 О9 .

При очень высоких температурах углерод соединяется с водородом, серой, кремнием, бором и многими металлами. [5].

При обычной температуре уголь весьма инертен. Его химическая активность проявляется лишь при высоких температурах. В качестве окислителя уголь реагирует с некоторыми металлами и неметаллами. Соединения углерода с металлами называются карбидами.

Например:

4А1 + ЗС = Al4 С3

карбид

алюминия

Большое практическое значение имеет карбид кальция, который получается нагреванием извести СаО и кокса в электропечах:

СаО + ЗС = СаС2 + СО

Карбид кальция

С водородом уголь в присутствии никелевого катализатора и при нагревании образует метан — основную составную часть природных горючих газов:

С + 2h3 = Сh5

Однако для угля более характерны реакции, в которых он проявляет восстановительные свойства. Это имеет место при полном сгорании углерода любой аллотропной модификации:

С + О2 = СО2

Уголь восстанавливает железо, медь, цинк., свинец и другие металлы из их оксидов, что широко используется в металлургии при получении этих металлов. Например:

2ZnО + С = 2Zn + СО2

Очень важное химическое свойство углерода — способность его атомов образовывать прочные связи между собой — углеродные цепи. [4].

5. Получение углерода.

Уголь.

При термическом разложении углеродистых соединений образуется черная масса — уголь и выделяются летучие продукты. Уголь представляет собой тонкоизмельченный графит. Наиболее важными сортами угля являются кокс, древесный уголь и сажа.

Кокс.

Кокс получается при нагревании каменного угля без доступа воздуха.

Древесный угль получается при обугливаний древесины (нагревание без доступа или при незначительном доступе воздуха).

Сажа.

Сажа получается из углеводородов (природного газа, ацетилена, скипидара и др.) сжиганием их при ограниченном доступе воздуха (или термическим разложением в отсутствие воздуха). [4].

Двуокись углерода.

В лабораториях двуокись углерода обычно получают, действуя на мрамор СаСОз соляной кислотой:

СаСО3 + 2НС1 = СаС12 + Н2 О + СО2

В промышленности большие количества двуокиси углерода получают как побочный продукт при выжигании извести:

СаСО3 = СаО + СО2 [5].

6. Применение углерода и его соединений.

Технические алмазы применяют для шлифования особо твердых материалов и резки горных пород. Крупные алмазы подвергают огранке (получают бриллианты) и используют в ювелирных украшениях.

Из графита делают электроды (в промышленном электролизе), замедлители нейтронов в ядерных реакторах и грифели карандашей. Графит используют в качестве смазочного материала.

Кокс применяют в металлургии в качестве восстановителя.

Сажу используют в качестве наполнителя при производстве резины и при изготовлении черных красок.

Высокую адсорбционную способность активированного угля (мелко измельченный тонкопористый древесный уголь) используют для очистки веществ от примесей; в медицине — для удаления из пищеварительного тракта растворенных вредных веществ и газов; в противогазах — для удаления вредных примесей из вдыхаемого воздуха.

Углекислый газ применяют в производстве соды, сахара, газированных напитков. Твердый спрессованный углекислый газ (сухой лед) используют при проведении взрывных работ на угольных разработках (для увеличения полезной площади взрыва за счет мгновенного испарения «сухого льда»), для устранения облачности (в качестве центров кристаллизации для переохлажденной воды, из капелек которой состоят облака), а также для хранения скоропортящихся продуктов.

Карбонат калия (поташ.) применяют в производстве жидкого мыла, оптического тугоплавкого стекла.

Карбонат кальция (известняк, мрамор, мел) широко используют в строительстве. [2].

Аморфный углерод и виде древесного угля и кокса, каменный уголь, а также многие соединения углерода играют важнейшую роль в современной жизни как источники получения различных видов энергии. При сгорании угля и углеродсодержащих соединений выделяется тепло, которое используется для отопления. Большая же часть получаемого тепла превращается, другие виды энергии и затрачивается, на совершение механической работы. [5].

7. Список использованной литературы.

1. Н. С. Ахметов. Общая и неорганическая химия. г. Москва издательство Высшая школа

1988 г.

2. О. О. Максименко. Химия. Пособие для поступающих в вузы. г. Москва издательство

Эксмо 2003 г.

3. А. С. Егоров, К. П. Шацкая, Н. М. Иванченко, В. Д. Дионисьев, В. К. Ермакова,

Л. В. Котельницкая, И. Е. Слабченко, Р. В. Шевченко, К. Д. Шлюкер. Химия. Пособие-

репетитор для поступающих в вузы. г. Ростов-на-Дону издательство Феникс 2003 г.

4. Г. П. Хомченко. Пособие по химии для поступающих в вузы. г. Москва издательство

Новая Волна 2002 г.

5. Н. Л. Глинка. Общая химия. г. Ленинград издательство Химия 1972 г.

mirznanii.com

Характеристика химического элемента № 6 Углерод

Южно-Уральский государственный университет

Кафедра ЕН

Характеристика химического элемента

№ 6 Углерод

Выполнил:

студент группы ММВ-335

Коробатов М. В.

Проверил преподаватель:

Мельниченко В. Г.

г. Миасс 2006 г.

История открытия.

Углерод известен с глубокой древности. Древесный уголь служил для восстановления металлов из руд, алмаз - как драгоценный камень. Значительно позднее стали применять графит для изготовления тиглей и карандашей.

В 1778 К. Шееле, нагревая графит с селитрой, обнаружил, что при этом, как и при нагревании угля с селитрой, выделяется углекислый газ. Химический состав алмаза был установлен в результате опытов А. Лавуазье (1772) по изучению горения алмаза на воздухе и исследований С. Теннанта (1797), доказавшего, что одинаковые количества алмаза и угля дают при окислении равные количества углекислого газа. Углерод был признан химическим элементом в 1789 Лавуазье. Латинское название carboneum Углерод получил от carbo - уголь. [1].

2. Распространение углерода в природе, включая живые организмы.

По содержанию в земной коре углерод занимает 17-е место среди элементов: на его долю приходится около 0,14 ат. % от общего числа атомов земной коры. Вместе с тем значение углерода чрезвычайно велико, т.к. его соединения являются основой всех живых организмов. В среднем живые организмы, составляющие биосферу, на 18 вес. % состоят из углерода (в теле человека 19,37% углерода).

Большая часть углерода сосредоточена в природных карбонатах (СаСО3 — известняк, мрамор, мел, СаСО3 • МgСО3 — доломит, МgС03 — магнезит) и в горючих ископаемых (нефть, каменный и бурый уголь, торф, горючие сланцы, природные горючие газы). В состав атмосферы углерод входит в виде углекислого газа СО2 (0,03 об. %), в растворенном состоянии СO2 находится в природных водах (в гидросфере его в 60 раз больше, чем в атмосфере).

Свободный углерод встречается в виде алмаза, графита и так называемого аморфного углерода (мелкодисперсный графит, основные разновидности — уголь и сажа). Некоторые каменные угли на 98% состоят из углерода. [2].

Анализ противоречий.

В источнике [2] написано что, некоторые каменные угли на 98% состоят из углерода, а в источник [5] написано что, некоторые из ископаемых углей содержат 99% углерода.

Я считаю верным литературный источник [2] так как он более новый (2003 г.).

3. Физические свойства.

Углерод является первым элементом в четвертой группе периодической системы. Его атомный вес 12,01115. [5].

Аллотропные модификации углерода — алмаз и графит — резко отличаются по физическим свойствам.

Алмаз — прозрачные кристаллы, очень твердые. Твердость алмаза объясняется строением его кристаллической решетки, четыре валентных электрона каждого атома углерода в алмазе образуют прочные ковалентные связи с другими атомами углерода. Кристаллическая решетка алмаза имеет тетраэдрическое строение. Расстояние между всеми атомами углерода одинаковое. Плотность алмаза равна 3,51 г/см3. Алмаз проводит электрический ток, так как в его кристаллической решетке отсутствуют свободные электроны.

Графит — мягкое темно-серое вещество с металлическим блеском. Плотность его колеблется от 2,17 до 2,3 г/см3. Кристаллическая решетка графита имеет сложное слоистое строение. Расстояние между слоями в кристалле графита больше расстояния между соседними атомами углерода в одной плоскости в 2,5 раза, поэтому связь между атомами углерода в одном слое гораздо прочнее, чем связь между атомами углерода, находящимися в различных слоях. Каждый атом углерода в кристаллической решетке

графита образует три прочные ковалентные связи с атомами углерода, расположенными в том же слое. В образовании этих связей участвуют три электрона атома углерода, а четвертый валентный электрон является относительно свободным. Наличие свободных электронов обусловливает электропроводность графита. [3].

Уголь (особенно древесный) обладает большой адсорбционной способностью. Адсорбционная способность угля обусловливается его пористостью. Чем больше пор, тем больше поверхность угля и тем больше адсорбционная способность. Обычно поры древесного угля частично заполнены различными веществами, что снижает его адсорбционную способность. Для усиления адсорбции уголь подвергают специальной обработке — нагревают в струе водяного пара, чтобы освободить его поры от загрязняющих веществ. Обработанный таким образом уголь называется активным. [4].

4. Химические свойства.

Из аллотропических видоизменений углерода легче других вступает в реакцию аморфный уголь.

С кислородом углерод образует два главных окисла — двуокись углерода, или угольный ангидрид, часто называемый также углекислым газом СО2, и окись углерода СО. Кроме них, известны еще окислы состава С3О2 и С12О9.

При очень высоких температурах углерод соединяется с водородом, серой, кремнием, бором и многими металлами. [5].

При обычной температуре уголь весьма инертен. Его химическая активность проявляется лишь при высоких температурах. В качестве окислителя уголь реагирует с некоторыми металлами и неметаллами. Соединения углерода с металлами называются карбидами.

Например:

4А1 + ЗС = Al4С3

карбид

алюминия

Большое практическое значение имеет карбид кальция, который получается нагреванием извести СаО и кокса в электропечах:

СаО + ЗС = СаС2 + СО

Карбид кальция

С водородом уголь в присутствии никелевого катализатора и при нагревании образует метан — основную составную часть природных горючих газов:

С + 2h3 = Сh5

Однако для угля более характерны реакции, в которых он проявляет восстановительные свойства. Это имеет место при полном сгорании углерода любой аллотропной модификации:

С + О2 = СО2

Уголь восстанавливает железо, медь, цинк., свинец и другие металлы из их оксидов, что широко используется в металлургии при получении этих металлов. Например:

2ZnО + С = 2Zn + СО2

Очень важное химическое свойство углерода — способность его атомов образовывать прочные связи между собой — углеродные цепи. [4].

5. Получение углерода.

Уголь.

При термическом разложении углеродистых соединений образуется черная масса — уголь и выделяются летучие продукты. Уголь представляет собой тонкоизмельченный графит. Наиболее важными сортами угля являются кокс, древесный уголь и сажа.

Кокс.

Кокс получается при нагревании каменного угля без доступа воздуха.

Древесный угль получается при обугливаний древесины (нагревание без доступа или при незначительном доступе воздуха).

Сажа.

Сажа получается из углеводородов (природного газа, ацетилена, скипидара и др.) сжиганием их при ограниченном доступе воздуха (или термическим разложением в отсутствие воздуха). [4].

Двуокись углерода.

В лабораториях двуокись углерода обычно получают, действуя на мрамор СаСОз соляной кислотой:

СаСО3 + 2НС1 = СаС12 + Н2О + СО2

В промышленности большие количества двуокиси углерода получают как побочный продукт при выжигании извести:

СаСО3 = СаО + СО2 [5].

6. Применение углерода и его соединений.

Технические алмазы применяют для шлифования особо твердых материалов и резки горных пород. Крупные алмазы подвергают огранке (получают бриллианты) и используют в ювелирных украшениях.

Из графита делают электроды (в промышленном электролизе), замедлители нейтронов в ядерных реакторах и грифели карандашей. Графит используют в качестве смазочного материала.

Кокс применяют в металлургии в качестве восстановителя.

Сажу используют в качестве наполнителя при производстве резины и при изготовлении черных красок.

Высокую адсорбционную способность активированного угля (мелко измельченный тонкопористый древесный уголь) используют для очистки веществ от примесей; в медицине — для удаления из пищеварительного тракта растворенных вредных веществ и газов; в противогазах — для удаления вредных примесей из вдыхаемого воздуха.

Углекислый газ применяют в производстве соды, сахара, газированных напитков. Твердый спрессованный углекислый газ (сухой лед) используют при проведении взрывных работ на угольных разработках (для увеличения полезной площади взрыва за счет мгновенного испарения «сухого льда»), для устранения облачности (в качестве центров кристаллизации для переохлажденной воды, из капелек которой состоят облака), а также для хранения скоропортящихся продуктов.

Карбонат калия (поташ.) применяют в производстве жидкого мыла, оптического тугоплавкого стекла.

Карбонат кальция (известняк, мрамор, мел) широко используют в строительстве. [2].

Аморфный углерод и виде древесного угля и кокса, каменный уголь, а также многие соединения углерода играют важнейшую роль в современной жизни как источники получения различных видов энергии. При сгорании угля и углеродсодержащих соединений выделяется тепло, которое используется для отопления. Большая же часть получаемого тепла превращается, другие виды энергии и затрачивается, на совершение механической работы. [5].

7. Список использованной литературы.

1. Н. С. Ахметов. Общая и неорганическая химия. г. Москва издательство Высшая школа

1988 г.

2. О. О. Максименко. Химия. Пособие для поступающих в вузы. г. Москва издательство

Эксмо 2003 г.

3. А. С. Егоров, К. П. Шацкая, Н. М. Иванченко, В. Д. Дионисьев, В. К. Ермакова,

Л. В. Котельницкая, И. Е. Слабченко, Р. В. Шевченко, К. Д. Шлюкер. Химия. Пособие-

репетитор для поступающих в вузы. г. Ростов-на-Дону издательство Феникс 2003 г.

4. Г. П. Хомченко. Пособие по химии для поступающих в вузы. г. Москва издательство

Новая Волна 2002 г.

5. Н. Л. Глинка. Общая химия. г. Ленинград издательство Химия 1972 г.

doc4web.ru

Характеристика химического элемента 6 Углерод

Южно-Уральский государственный университет Кафедра ЕН Характеристика химического элемента № 6 Углерод Выполнил: студент группы ММВ-335 Коробатов М. В. Проверил преподаватель: Мельниченко В. Г. г. Миасс 2006 г.

История открытия. Углерод известен с глубокой древности. Древесный уголь служил для восстановления металлов из руд, алмаз - как драгоценный камень. Значительно позднее стали применять графит для изготовления тиглей и карандашей. В 1778 К. Шееле, нагревая графит с селитрой, обнаружил, что при этом, как и при нагревании угля с селитрой, выделяется углекислый газ. Химический состав алмаза был установлен в результате опытов А. Лавуазье (1772) по изучению горения алмаза на воздухе и исследований С. Теннанта (1797), доказавшего, что одинаковые количества алмаза и угля дают при окислении равные количества углекислого газа. Углерод был признан химическим элементом в 1789 Лавуазье. Латинское название carboneum Углерод получил от carbo - уголь. [1]. 2. Распространение углерода в природе, включая живые организмы. По содержанию в земной коре углерод занимает 17-е место среди элементов: на его долю приходится около 0,14 ат. % от общего числа атомов земной коры. Вместе с тем значение углерода чрезвычайно велико, т.к. его соединения являются основой всех живых организмов. В среднем живые организмы, составляющие биосферу, на 18 вес. % состоят из углерода (в теле человека 19,37% углерода). Большая часть углерода сосредоточена в природных карбонатах (СаСО3 — известняк, мрамор, мел, СаСО3 • МgСО3 — доломит, МgС03 — магнезит) и в горючих ископаемых (нефть, каменный и бурый уголь, торф, горючие сланцы, природные горючие газы). В состав атмосферы углерод входит в виде углекислого газа СО2 (0,03 об. %), в растворенном состоянии СO2 находится в природных водах (в гидросфере его в 60 раз больше, чем в атмосфере). Свободный углерод встречается в виде алмаза, графита и так называемого аморфного углерода (мелкодисперсный графит, основные разновидности — уголь и сажа). Некоторые каменные угли на 98% состоят из углерода. [2]. Анализ противоречий. В источнике [2] написано что, некоторые каменные угли на 98% состоят из углерода, а в источник [5] написано что, некоторые из  ископаемых углей  содержат 99%   углерода. Я считаю верным литературный источник [2] так как он более новый (2003 г.). 3. Физические свойства. Углерод является первым элементом в четвертой группе периодической системы. Его атомный вес 12,01115.  [5]. Аллотропные модификации углерода — алмаз и графит — резко отличаются по физическим свойствам. Алмаз — прозрачные кристаллы, очень твердые. Твердость алмаза объясняется строением его кристаллической решетки, четыре валентных электрона каждого атома углерода в алмазе образуют прочные ковалентные связи с другими атомами углерода. Кристаллическая решетка алмаза имеет тетраэдрическое строение. Расстояние между всеми атомами углерода одинаковое. Плотность алмаза равна 3,51 г/см3. Алмаз проводит электрический ток, так как в его кристаллической решетке отсутствуют свободные электроны. Графит — мягкое темно-серое вещество с металлическим блеском. Плотность его колеблется от 2,17 до 2,3 г/см3. Кристаллическая решетка графита имеет сложное слоистое строение. Расстояние между слоями в кристалле графита больше расстояния между соседними атомами углерода в одной плоскости в 2,5 раза, поэтому связь между атомами углерода в одном слое гораздо прочнее, чем связь между атомами углерода, находящимися в различных слоях. Каждый атом углерода в кристаллической решетке графита образует три прочные ковалентные связи с атомами углерода, расположенными в том же слое. В образовании этих связей участвуют три электрона атома углерода, а четвертый валентный электрон является относительно свободным. Наличие свободных электронов обусловливает электропроводность графита. [3]. Уголь (особенно древесный) обладает большой адсорбционной способностью. Адсорбционная способность угля обусловливается его пористостью. Чем больше пор, тем больше поверхность угля и тем больше адсорбционная способность. Обычно поры древесного угля частично заполнены различными веществами, что снижает его адсорбционную способность. Для усиления адсорбции уголь подвергают специальной обработке — нагревают в струе водяного пара, чтобы освободить его поры от загрязняющих веществ. Обработанный таким образом уголь называется активным. [4]. 4. Химические свойства. Из аллотропических видоизменений углерода легче других вступает в реакцию аморфный уголь. С кислородом углерод образует два главных окисла — двуокись углерода, или угольный ангидрид, часто называемый также углекислым газом СО2, и окись углерода СО. Кроме них, известны еще окислы состава С3О2 и С12О9. При очень высоких температурах углерод соединяется с водородом, серой, кремнием, бором и многими металлами. [5]. При обычной температуре уголь весьма инертен. Его химическая активность проявляется лишь при высоких температурах. В качестве окислителя уголь реагирует с некоторыми металлами и неметаллами. Соединения углерода с металлами называются карбидами. Например: 4А1 + ЗС = Al4С3  карбид алюминия Большое практическое значение имеет карбид кальция, который получается нагреванием извести СаО и кокса в электропечах: СаО + ЗС = СаС2 + СО Карбид кальция С водородом уголь в присутствии никелевого катализатора и при нагревании образует метан — основную составную часть природных горючих газов: С + 2h3 = Сh5Однако для угля более характерны реакции, в которых он проявляет восстановительные свойства. Это имеет место при полном сгорании углерода любой аллотропной модификации: С + О2 = СО2  Уголь восстанавливает железо, медь, цинк., свинец и другие металлы из их оксидов, что широко используется в металлургии при получении этих металлов. Например: 2ZnО + С = 2Zn + СО2Очень важное химическое свойство углерода — способность его атомов образовывать прочные связи между собой — углеродные цепи. [4]. 5. Получение углерода. Уголь.  При термическом разложении углеродистых соединений образуется черная масса — уголь и выделяются летучие продукты. Уголь представляет собой тонкоизмельченный графит. Наиболее важными сортами угля являются кокс, древесный уголь и сажа. Кокс. Кокс получается при нагревании каменного угля без доступа воздуха. Древесный угль получается при обугливаний древесины (нагревание без доступа или при незначительном доступе воздуха). Сажа. Сажа получается из углеводородов (природного газа, ацетилена, скипидара и др.) сжиганием их при ограниченном доступе воздуха (или термическим разложением в отсутствие воздуха). [4].  Двуокись углерода.  В лабораториях двуокись углерода обычно получают, действуя на мрамор СаСОз соляной кислотой: СаСО3 + 2НС1 = СаС12 + Н2О + СО2  В промышленности большие количества двуокиси углерода получают как побочный продукт при выжигании извести: СаСО3 = СаО + СО2 [5].6. Применение углерода и его соединений. Технические алмазы применяют для шлифования особо твердых материалов и резки горных пород. Крупные алмазы подвергают огранке (получают бриллианты) и используют в ювелирных украшениях.  Из графита делают электроды (в промышленном электролизе), замедлители нейтронов в ядерных реакторах и грифели карандашей. Графит используют в качестве смазочного материала. Кокс применяют в металлургии в качестве восстановителя. Сажу используют в качестве наполнителя при производстве резины и при изготовлении черных красок. Высокую адсорбционную способность активированного угля (мелко измельченный тонкопористый древесный уголь) используют для очистки веществ от примесей; в медицине — для удаления из пищеварительного тракта растворенных вредных веществ и газов; в противогазах — для удаления вредных примесей из вдыхаемого воздуха.  Углекислый газ применяют в производстве соды, сахара, газированных напитков. Твердый спрессованный углекислый газ (сухой лед) используют при проведении взрывных работ на угольных разработках (для увеличения полезной площади взрыва за счет мгновенного испарения «сухого льда»), для устранения облачности (в качестве центров кристаллизации для переохлажденной воды, из капелек которой состоят облака), а также для хранения скоропортящихся продуктов. Карбонат калия (поташ.) применяют в производстве жидкого мыла, оптического тугоплавкого стекла. Карбонат кальция (известняк, мрамор, мел) широко используют в строительстве. [2]. Аморфный углерод и виде древесного угля и кокса, каменный уголь, а также многие соединения углерода играют важнейшую роль в современной жизни как источники получения различных видов энергии. При сгорании угля и углеродсодержащих соединений выделяется тепло, которое используется для отопления. Большая же часть получаемого тепла превращается, другие виды энергии и затрачивается, на совершение механической работы. [5].

7. Список использованной литературы. 1. Н. С. Ахметов. Общая и неорганическая химия. г. Москва издательство Высшая школа  1988 г. 2. О. О. Максименко. Химия. Пособие для поступающих в вузы. г. Москва издательство   Эксмо 2003 г. 3. А. С. Егоров, К. П. Шацкая, Н. М. Иванченко, В. Д. Дионисьев, В. К. Ермакова, Л. В. Котельницкая, И. Е. Слабченко, Р. В. Шевченко, К. Д. Шлюкер. Химия. Пособие- репетитор для поступающих в вузы. г. Ростов-на-Дону издательство Феникс 2003 г. 4. Г. П. Хомченко. Пособие по химии для поступающих в вузы. г. Москва издательство Новая Волна 2002 г. 5. Н. Л. Глинка. Общая химия. г. Ленинград издательство Химия 1972 г.

www.coolreferat.com

Характеристика химического элемента № 6 Углерод

Южно-Уральский государственный университет

Кафедра ЕН

Характеристика химического элемента

№ 6 Углерод

Выполнил:

студент группы ММВ-335

Коробаᴛᴏʙ М. В.

Проверил преподаватель:

Мельниченко В. Г.

г. Миасс 2006 г.

История открытия.

Углерод известен с глубокой древности. Древесный уголь служил для восстановления металлов из руд, алмаз - как драгоценный камень. Значительно позднее стали применять графит для изгоᴛᴏʙления тиглей и карандашей.

В 1778 К. Шееле, нагревая графит с селитрой, обнаружил, что при этом, как и при нагревании угля с селитрой, выделяется углекислый газ. Химический состав алмаза был установлен в результате опыᴛᴏʙ А. Лавуазье (1772) по изучению горения алмаза на воздухе и исследований С. Теннанта (1797), доказавшего, что одинаковые количества алмаза и угля дают при окислении равные количества углекислого газа. Углерод был признан химическим элементом в 1789 Лавуазье. Латинское название carboneum Углерод получил от carbo - уголь. [1].

2. Распростᴘẚʜᴇние углерода в природе, включая живые организмы.

По содержанию в земной коре углерод занимает 17-е место среди элеменᴛᴏʙ: на его долю приходится около 0,14 ат. % от общего числа атомов земной коры. Кроме прочего значение углерода чрезвычайно велико, т.к. его соединения являются основой всех живых организмов

. В среднем живые организмы, составляющие биосферу, на 18 вес. % состоят из углерода (в теле человека 19,37% углерода).

Большая часть углерода сосредоточена в природных карбонатах (СаСО3 — известняк, мрамор, мел, СаСО3 • МgСО3 — доломит, МgС03 — магнезит) и в горючих ископаемых (нефть, каменный и бурый уголь, торф, горючие сланцы, природные горючие газы)

. В состав атмосферы углерод входит в виде углекислого газа СО2 (0,03 об. %), в растворенном состоянии СO2 находится в природных водах (в гидросфере его в 60 раз больше, чем в атмосфере).

Свободный углерод встречается в виде алмаза, графита и так называемого аморфного углерода (мелкодисперсный графит, основные разновидности — уголь и сажа). Некоторые каменные угли на 98% состоят из углерода. [2].

Анализ противоречий.

В источнике [2] написано что, некоторые каменные угли на 98% состоят из углерода, а в источник [5] написано что, некоторые из  ископаемых углей  содержат 99%   углерода.

Я считаю верным литературный источник [2] учитывая, что он более новый (2003 г.).

3. Физические свойства.

Углерод является первым элементом в четвертой группе периодической системы. Его атомный вес 12,01115.  [5].

Аллотропные модификации углерода — алмаз и графит — резко отличаются по физическим свойствам.

Алмаз — прозрачные кристаллы, очень твердые. Твердость алмаза объясняется строением его кристаллической решетки, четыре валентных электрона каждого атома углерода в алмазе образуют прочные ковалентные связи с другими атомами углерода. Кристаллическая решетка алмаза имеет тетраэдрическое строение. Расстояние между всеми атомами углерода одинаковое. Плотность алмаза равна 3,51 г/см3. Алмаз проводит электрический ток, учитывая, что в его кристаллической решетке отсутствуют свободные электроны.

Графит — мягкое темно-серое вещество с металлическим блеском. Плотность его колеблется от 2,17 до 2,3 г/см3. Кристаллическая решетка графита имеет ᴄᴫᴏжное слоистое строение. Расстояние между слоями в кристалле графита больше расстояния между соседними атомами углерода в одной плоскости в 2,5 раза, поэтому связь между атомами углерода в одном слое гораздо прочнее, чем связь между атомами углерода, находящимися в различных слоях. Каждый атом углерода в кристаллической решетке

графита образует три прочные ковалентные связи с атомами углерода, расположенными в том же слое

. В образовании этих связей участвуют три электрона атома углерода, а четвертый валентный электрон является относительно свободным. Наличие свободных электронов обусловливает электропроводность графита. [3].

Уголь (особенно древесный) обладает большой адсорбционной способностью. Адсорбционная способность угля обусловливается его пористостью. Чем больше пор, тем больше поверхность угля и тем больше адсорбционная способность. Стоит отменить, что традиционно поры древесного угля частично заполнены различными веществами, что снижает его адсорбционную способность. Важно понимать - для усиления адсорбции уголь подвергают специальной обработке — нагревают в струе водяного пара, чтобы освободить ᴇᴦᴏ поры от загрязняющих веществ. Обработанный таким образом уголь называется активным. [4].

4. Химические свойства.

Из аллотропических видоизменений углерода легче других вступает в реакцию аморфный уголь.

С кислородом углерод образует два главных окисла — двуокись углерода, или угольный ангидрид, часто называемый также углекислым газом СО2, и окись углерода СО. Кроме них, известны еще окислы состава С3О2 и С12О9.

При очень высоких температурах углерод соединяется с водородом, серой, кремнием, бором и многими металлами. [5].

При обычной температуре уголь весьма инертен. Его химическая активность проявляется лишь при высоких температурах

. В качестве окислителя уголь реагирует с некоторыми металлами и неметаллами. Соединения углерода с металлами называются карбидами.

Например:

4А1 + ЗС = Al4С3

 карбид

алюминия

Большое практическое значение имеет карбид кальция, который получается нагреванием извести СаО и кокса в электропечах:

СаО + ЗС = СаС2 + СО

Карбид кальция

С водородом уголь в присутствии никелевого катализатора и при нагревании образует метан — основную составную часть природных горючих газов:

С + 2h3 = Сh5

Однако для угля более характерны реакции, в которых он проявляет восстановительные свойства. Это имеет место при полном сгорании углерода любой аллотропной модификации:

С + О2 = СО2

  Уголь восстанавливает железо, медь, цинк., свинец и другие металлы из их оксидов, что широко используется в металлургии при получении этих металлов. Например:

2ZnО + С = 2Zn + СО2

Очень важное химическое свойство углерода — способность его атомов образовывать прочные связи между собой — углеродные цепи. [4].

5. Получение углерода.

Уголь.

 При термическом разложении углеродистых соединений образуется черная масса — уголь и выделяются летучие продукты. Уголь представляет собой тонкоизмельченный графит. Наиболее важными сортами угля являются кокс, древесный уголь и сажа.

Кокс.

Кокс получается при нагревании каменного угля без доступа воздуха.

Древесный угль получается при обугливаний древесины (нагревание без доступа или при незначительном доступе воздуха).

Сажа.

Сажа получается из углеводородов (природного газа, ацетилена, скипидара и др.) сжиганием их при ограниченном доступе воздуха (или термическим разложением в отсутствие воздуха). [4].

 Двуокись углерода.

 В лабораториях двуокись углерода обычно получают, действуя на мрамор СаСОз соляной кислотой:

СаСО3 + 2НС1 = СаС12 + Н2О + СО2

  В промышленности большие количества двуокиси углерода получают как побочный продукт при выжигании извести:

СаСО3 = СаО + СО2 [5].

6. Применение углерода и его соединений.

Технические алмазы применяют для шлифования особо твердых материалов и резки горных пород. Крупные алмазы подвергают огранке (получают бриллианты) и используют в ювелирных украшениях.

 Из графита делают электроды (в промышленном электролизе), замедлители нейтронов в ядерных реакторах и грифели карандашей. Графит используют в качестве смазочного материала.

Кокс применяют в металлургии в качестве восстановителя.

Сажу используют в качестве наполнителя при производстве резины и при изгоᴛᴏʙлении черных красок.

Высокую адсорбционную способность активированного угля (мелко измельченный тонкопористый древесный уголь) используют для очистки веществ от примесей; в медицине — для удаления из пищеварительного тракта растворенных вредных веществ и газов; в противогазах — для удаления вредных примесей из вдыхаемого воздуха. 

Углекислый газ применяют в производстве соды, сахара, газированных напитков. Твердый спрессованный углекислый газ (сухой лед) используют при проведении взрывных работ на угольных разработках (для увеличения полезной площади взрыва за счет мгновенного испарения «сухого льда»), для устᴘẚʜᴇния облачности (в качестве центров кристаллизации для переохлажденной воды, из капелек которой состоят облака), а кроме того для хᴘẚʜᴇния скоропортящихся продукᴛᴏʙ.

Карбонат калия (поташ.) применяют в производстве жидкого мыла, оптического тугоплавкого стекла.

Карбонат кальция (известняк, мрамор, мел) широко используют в строительстве. [2].

Аморфный углерод и виде древесного угля и кокса, каменный уголь, а кроме того многие соединения углерода играют важнейшую роль в современной жизни как источники получения различных видов энергии. При сгорании угля и углеродсодержащих соединений выделяется тепло, которое используется для отопления. Большая же часть получаемого тепла превращается, другие виды энергии и затрачивается, на совершение механической работы. [5].

7. Список использованной литературы.

1. Н. С. Ахмеᴛᴏʙ. Общая и неорганическая химия. г. Москва издательство Высшая школа 

1988 г.

2. О. О. Максименко. Химия. Пособие для поступающих в вузы. г. Москва издательство  

Эксмо 2003 г.

3. А. С. Егоров, К. П. Шацкая, Н. М. Иванченко, В. Д. Диоʜᴎϲьев, В. К. Ермакова,

Л. В. Котельницкая, И. Е. Слабченко, Р. В. Шевченко, К. Д. Шлюкер. Химия. Пособие-

репетитор для поступающих в вузы. г. Росᴛᴏʙ-на-Дону издательство Феникс 2003 г.

4. Г. П. Хомченко. Пособие по химии для поступающих в вузы. г. Москва издательство

Новая Волна 2002 г.

5. Н. Л. Глинка. Общая химия. г. Ленинград издательство Химия 1972 г.

Похожие документы

Характеристика эпохи ампир - XVIII-XIX вв.

Французская буржуазная революция 1789 г. является началом нового этапа в истории развития европейских государств: в XIX столетии во всех сферах жизнедеятельности общества происходят значительные перемены, которые выражаются в усложнении социальной структуры населения, обострении классовых противоречий и быстрых темпах развития науки и культуры Причина бурного подъема экономики во многих странах состоит в утверждении капиталистического способа производства, приходящего на смену феодализму....

Характеристика правления первого царя всея Руси - Ивана Грозного

Реферат   Характеристика правления первого царя всея Руси - Ивана Грозного Личность царя Ивана IV (Грозного) всегда притягивала к себе, что называется отрицательным обаянием. Это была яркая личность, индивидуальность, а не посредственность. Иван Грозный остался в истории олицетворением деспотизма и тирании российского самодержавия. Воспитанный в годы боярского правления, с 8-ми лет лишенный матери, он испытывал на себе ужасы боярских распрей и боярского разгула. Он видел кровь и лесть, очень рано начал задумываться о власти, о том, что он государь Московский и Всея Руси....

Характеристика первобытного охотничьего хозяйства

Введение Человек и общество прошли длительный путь развития, по последним данным составляющий около 3 млн лет. Период становления и развития человеческого общества до цивилизаций называется каменным веком. В истории каменного века выделяют три эпохи палеолит (древнекаменный век) мезолит (среднекаменный), неолит (новокаменный век) Следующую за неолитом эпоху называют энеолитом (меднокаменный век). Он открывает эпоху металла и цивилизаций. Палеолит делится на ряд стадий (культур): ранний (нижний) палеолит, включающий олдувайский период (3 – 1,5 млн. лет назад), ашель (1,5 млн – 100 тыс. лет назад), мустье, или средний палеолит (100 – 40 тыс. лет назад) и поздний, или верхний палеолит (40 – 10 тыс. лет до н.э.) Мезолит длился от 10 до 8 – 7 тыс. лет до н.э., неолит от 8 – 7 тыс. лет до 5 – 4 тыс. лет до н.э., энеолит – 4, в лесных районах – 3 тыс. лет дон,э....

Характеристика Либерии в XIX веке

                         ...

Характеристика завоевательной идеологии османов

Реферат: Характеристика завоевательной идеологии османов В исследованиях по османистике в последние годы не часто встречаются работы, посвященные анализу завоевательной идеологии османов, которая обеспечила успешное, победоносное движение турок далеко за пределы Анатолии. Намного больше мы узнаем о самих завоеваниях османов, их войнах, освоении захваченных территорий, управлении ими и т.п. Например, в 1-м томе изданной сравнительно недавно многотомной истории османов прежде всего констатируется, что «после Римской империи Османская мировая держава была самой крупной по времени существования и территории, по масштабам своего влияния в мире… Во владении и под протекторатом Османской империи находились 76 нынешних государств, что составляло 37,8% мировой территории и 40,1% населения мира. Система миллетов обеспечивала бесконфликтное сосуществование народов и их религий, государство занималось всеми культурами и цивилизациями, и используя свой культурный тигель, принесенный из прародины, Средней Азии, обогатило и расширило его благодаря исламу, создав «новую, оригинальную, богатую цивилизацию» – «цивилизацию мира и согласия» («хузурмедениети»)»....

bigreferat.ru

Статья - Характеристика химического элемента № 6 Углерод

Южно-Уральский государственный университет

Кафедра ЕН

Характеристика химического элемента

№ 6 Углерод

Выполнил:

студент группы ММВ-335

Коробатов М. В.

Проверил преподаватель:

Мельниченко В. Г.

г. Миасс 2006 г.

История открытия.

Углерод известен с глубокой древности. Древесный уголь служил для восстановления металлов из руд, алмаз — как драгоценный камень. Значительно позднее стали применять графит для изготовления тиглей и карандашей.

В 1778 К. Шееле, нагревая графит с селитрой, обнаружил, что при этом, как и при нагревании угля с селитрой, выделяется углекислый газ. Химический состав алмаза был установлен в результате опытов А. Лавуазье (1772) по изучению горения алмаза на воздухе и исследований С. Теннанта (1797), доказавшего, что одинаковые количества алмаза и угля дают при окислении равные количества углекислого газа. Углерод был признан химическим элементом в 1789 Лавуазье. Латинское название carboneum Углерод получил от carbo — уголь. [1].

2. Распространение углерода в природе, включая живые организмы.

По содержанию в земной коре углерод занимает 17-е место среди элементов: на его долю приходится около 0,14 ат. % от общего числа атомов земной коры. Вместе с тем значение углерода чрезвычайно велико, т.к. его соединения являются основой всех живых организмов. В среднем живые организмы, составляющие биосферу, на 18 вес. % состоят из углерода (в теле человека 19,37% углерода).

Большая часть углерода сосредоточена в природных карбонатах (СаСО3 — известняк, мрамор, мел, СаСО3 • МgСО3 — доломит, МgС03 — магнезит) и в горючих ископаемых (нефть, каменный и бурый уголь, торф, горючие сланцы, природные горючие газы). В состав атмосферы углерод входит в виде углекислого газа СО2 (0,03 об. %), в растворенном состоянии СO2 находится в природных водах (в гидросфере его в 60 раз больше, чем в атмосфере).

Свободный углерод встречается в виде алмаза, графита и так называемого аморфного углерода (мелкодисперсный графит, основные разновидности— уголь и сажа). Некоторые каменные угли на 98% состоят из углерода. [2].

Анализ противоречий.

В источнике [2] написано что, некоторые каменные угли на 98% состоят из углерода, а в источник [5] написано что, некоторые из ископаемых углей содержат 99% углерода.

Я считаю верным литературный источник [2] так как он более новый (2003 г.).

3. Физические свойства.

Углерод является первым элементом в четвертой группе периодической системы. Его атомный вес 12,01115. [5].

Аллотропные модификации углерода — алмаз и графит — резко отличаются по физическим свойствам.

Алмаз — прозрачные кристаллы, очень твердые. Твердость алмаза объясняется строением его кристаллической решетки, четыре валентных электрона каждого атома углерода в алмазе образуют прочные ковалентные связи с другими атомами углерода. Кристаллическая решетка алмаза имеет тетраэдрическое строение. Расстояние между всеми атомами углерода одинаковое. Плотность алмаза равна 3,51 г/см3 . Алмаз проводит электрический ток, так как в его кристаллической решетке отсутствуют свободные электроны.

Графит — мягкое темно-серое вещество с металлическим блеском. Плотность его колеблется от 2,17 до 2,3 г/см3. Кристаллическая решетка графита имеет сложное слоистое строение. Расстояние между слоями в кристалле графита больше расстояния между соседними атомами углерода в одной плоскости в 2,5 раза, поэтому связь между атомами углерода в одном слое гораздо прочнее, чем связь между атомами углерода, находящимися в различных слоях. Каждый атом углерода в кристаллической решетке

графита образует три прочные ковалентные связи с атомами углерода, расположенными в том же слое. В образовании этих связей участвуют три электрона атома углерода, а четвертый валентный электрон является относительно свободным. Наличие свободных электронов обусловливает электропроводность графита. [3].

Уголь (особенно древесный) обладает большой адсорбционной способностью. Адсорбционная способность угля обусловливается его пористостью. Чем больше пор, тем больше поверхность угля и тем больше адсорбционная способность. Обычно поры древесного угля частично заполнены различными веществами, что снижает его адсорбционную способность. Для усиления адсорбции уголь подвергают специальной обработке — нагревают в струе водяного пара, чтобы освободить его поры от загрязняющих веществ. Обработанный таким образом уголь называется активным. [4].

4. Химические свойства.

Из аллотропических видоизменений углерода легче других вступает в реакцию аморфный уголь.

С кислородом углерод образует два главных окисла — двуокись углерода, или угольный ангидрид, часто называемый также углекислым газом СО2, и окись углерода СО. Кроме них, известны еще окислы состава С3 О2 и С12 О9 .

При очень высоких температурах углерод соединяется с водородом, серой, кремнием, бором и многими металлами. [5].

При обычной температуре уголь весьма инертен. Его химическая активность проявляется лишь при высоких температурах. В качестве окислителя уголь реагирует с некоторыми металлами и неметаллами. Соединения углерода с металлами называются карбидами.

Например:

4А1 + ЗС = Al4 С3

карбид

алюминия

Большое практическое значение имеет карбид кальция, который получается нагреванием извести СаО и кокса в электропечах:

СаО + ЗС = СаС2 + СО

Карбид кальция

С водородом уголь в присутствии никелевого катализатора и при нагревании образует метан — основную составную часть природных горючих газов:

С + 2h3 = Сh5

Однако для угля более характерны реакции, в которых он проявляет восстановительные свойства. Это имеет место при полном сгорании углерода любой аллотропной модификации:

С + О2 = СО2

Уголь восстанавливает железо, медь, цинк., свинец и другие металлы из их оксидов, что широко используется в металлургии при получении этих металлов. Например:

2ZnО + С = 2Zn + СО2

Очень важное химическое свойство углерода — способность его атомов образовывать прочные связи между собой — углеродные цепи. [4].

5. Получение углерода.

Уголь.

При термическом разложении углеродистых соединений образуется черная масса — уголь и выделяются летучие продукты. Уголь представляет собой тонкоизмельченный графит. Наиболее важными сортами угля являются кокс, древесный уголь и сажа.

Кокс.

Кокс получается при нагревании каменного угля без доступа воздуха.

Древесный угль получается при обугливаний древесины (нагревание без доступа или при незначительном доступе воздуха).

Сажа.

Сажа получается из углеводородов (природного газа, ацетилена, скипидара и др.) сжиганием их при ограниченном доступе воздуха (или термическим разложением в отсутствие воздуха). [4].

Двуокись углерода.

В лабораториях двуокись углерода обычно получают, действуя на мрамор СаСОз соляной кислотой:

СаСО3 + 2НС1 = СаС12 + Н2 О + СО2

В промышленности большие количества двуокиси углерода получают как побочный продукт при выжигании извести:

СаСО3 = СаО + СО2 [5].

6. Применение углерода и его соединений.

Технические алмазы применяют для шлифования особо твердых материалов и резки горных пород. Крупные алмазы подвергают огранке (получают бриллианты) и используют в ювелирных украшениях.

Из графита делают электроды (в промышленном электролизе), замедлители нейтронов в ядерных реакторах и грифели карандашей. Графит используют в качестве смазочного материала.

Кокс применяют в металлургии в качестве восстановителя.

Сажу используют в качестве наполнителя при производстве резины и при изготовлении черных красок.

Высокую адсорбционную способность активированного угля (мелко измельченный тонкопористый древесный уголь) используют для очистки веществ от примесей; в медицине — для удаления из пищеварительного тракта растворенных вредных веществ и газов; в противогазах — для удаления вредных примесей из вдыхаемого воздуха.

Углекислый газ применяют в производстве соды, сахара, газированных напитков. Твердый спрессованный углекислый газ (сухой лед) используют при проведении взрывных работ на угольных разработках (для увеличения полезной площади взрыва за счет мгновенного испарения «сухого льда»), для устранения облачности (в качестве центров кристаллизации для переохлажденной воды, из капелек которой состоят облака), а также для хранения скоропортящихся продуктов.

Карбонат калия (поташ.) применяют в производстве жидкого мыла, оптического тугоплавкого стекла.

Карбонат кальция (известняк, мрамор, мел) широко используют в строительстве. [2].

Аморфный углерод и виде древесного угля и кокса, каменный уголь, а также многие соединения углерода играют важнейшую роль в современной жизни как источники получения различных видов энергии. При сгорании угля и углеродсодержащих соединений выделяется тепло, которое используется для отопления. Большая же часть получаемого тепла превращается, другие виды энергии и затрачивается, на совершение механической работы. [5].

7. Список использованной литературы.

1. Н. С. Ахметов. Общая и неорганическая химия. г. Москва издательство Высшая школа

1988 г.

2. О. О. Максименко. Химия. Пособие для поступающих в вузы. г. Москва издательство

Эксмо 2003 г.

3. А. С. Егоров, К. П. Шацкая, Н. М. Иванченко, В. Д. Дионисьев, В. К. Ермакова,

Л. В. Котельницкая, И. Е. Слабченко, Р. В. Шевченко, К. Д. Шлюкер. Химия. Пособие-

репетитор для поступающих в вузы. г. Ростов-на-Дону издательство Феникс 2003 г.

4. Г. П. Хомченко. Пособие по химии для поступающих в вузы. г. Москва издательство

Новая Волна 2002 г.

5. Н. Л. Глинка. Общая химия. г. Ленинград издательство Химия 1972 г.

www.ronl.ru