Презентация на тему Углерод

в таблице Менделеева. Он располагается в главной подгруппе четвертой

группы, втором периоде. Углерод-типичный неметалл.

соединений углерода с другими элементами. Их изучение составляет целую

науку – органическую химию. В тоже время за изучение свойств чистого углерода ученые взялись сравнительно недавно - около 20 лет назад.

в земной коре – 0,048%. Но несмотря на это,

он играет огромную роль в живой и неживой природе.

в растительных и живых организмах, в состав ДНК. Содержится

в мышечной ткани – 67%, костной ткани – 36% и крови человека (в человеческом организме массой 70 кг в среднем содержится 16 кг связанного углерода).

аллотропных модификациях – алмаз, графит, карбин, крайне редко фуллерены.

В лабораториях также были синтезированы многие другие модификации: новые фуллерены, нанотрубки, наночастицы и др.

Алмаз тверже всех найденных в природе веществ, но при

этом довольно хрупок. Он настолько тверд, что оставляет царапины на большинстве материалов.

Структура алмаза

можно получить из графита при p > 50 тыс.

атм. и tо = 1200оC В алмазе каждый 4-х валентный атом углерода связан с другим атомом углерода ковалентной связью и количество таких связанных в каркас атомов чрезвычайно велико.

прочностью, определяет многие свойства алмаза, так то плохая тепло-

и электропроводимость, а также химическая инертность. Алмазы очень редки и ценны, их вес измеряется в каратах (1 карат=200мг). Ограненный алмаз называют бриллиантом.

Знаменитый бриллиант «Кохинор»

углерода, имеет серо-черный цвет и металлический блеск, кажется жирным

на ощупь, очень мягок и оставляет черные следы на бумаге.

Структура графита

из плоских шестиугольников. Каждый атом углерода на плоскости окружен

тремя соседними, расположенными вокруг него в виде правильного треугольника.

графит может расщепляться на тонкие чешуйки. Чешуйки легко прилипают

к бумаге – вот почему из графита делают грифели карандашей. В пределах шестиугольников возникает склонность к металлизации, что объясняет хорошую тепло- и электропроводность графита, а также его металлический блеск.

Графитовый электрод

Коршаком, А.М. Сладковым, В.И. Касаточкиным, Ю.П. Кудрявцевым. Карбин имеет

кристаллическую структуру, в которой атомы углерода соединены чередующимися одинарными и тройными связями.

Строение карбина

существовать в виде белого вещества с промежуточной плотностью. Карбин

обладает полупроводниковыми свойствами, под действием света его проводимость резко увеличивается.

способов укладки цепей из углеродных атомов в кристаллической решетке,

физические свойства карбина могут меняться в широких пределах. Позднее карбин был найден в природе в виде вкраплений в природном графите, содержащемся в минерале чаоит, а также в метеоритном веществе.

Метеорит содержащий вкрапления карбина

как уголь, кокс и сажа. Но все эти формы

являются композитами, то есть смесью малых фрагментов графита и алмаза.

Сажа

только из углерода, число атомов которого четно, от 32

и более 500, они представляют по структуре выпуклые многогранники, построенные из правильных пяти- и шестиугольников.

Фуллерен С70

Ричарда Букминстера Фуллера, конструировавшего полусферические архитектурные конструкции, состоящие из

шестиугольников и пятиугольников.

Купол Фуллера

полой, высокосимметричной молекулыС60, со структурой в виде усеченного икосаэдра,

похожей на футбольный мяч. Чуть позже (1973 г.) российские ученые Д.А. Бочвар и Е.Г. Гальперин сделали первые теоретические квантово-химические расчеты такой молекулы и доказали ее стабильность.
Первый способ получения и выделения  твердого кристаллического фуллерена был предложен в 1990 г. В.Кречмером и Д.Хафманом с коллегами в институте ядерной физики в г. Гейдельберге (Германия).

которых представляет собой периодическую решетку атомов, третья форма чистого

углерода является молекулярной. Это означает, что минимальным элементом ее структуры является не атом, а молекула углерода, представляющая собой замкнутую поверхность, которая имеет форму сферы.

Модель фуллерена С60

разложении графита. На рисунке показана схема установки для получения

фуллеренов, которую использовал В.Кретчмер. Распыление графита осуществляется при пропускании через электроды тока с частотой 60 Гц , величина тока от 100 до 200 А, напряжение 10-20 В.

Схема установки для получения фуллеренов
1-графитовые электроды
2-охлаждаемая медная шина
3-медный кожух
4-пружины

и протяженные цилиндрические структуры, так называемые нанотрубки, которые отличаются

широким разнообразием физико-химических свойств.
Идеальная нанотрубка представляет собой свернутую в цилиндр графитовую плоскость, выложенную правильными шестиугольниками, в вершинах которых расположены атомы углерода.

Строение нанотрубки

разнообразием форм и конфигураций.  Возможные разновидности поперечной структуры многослойных

нанотрубок представлены на рисунке. Структура типа "русской матрешки") представляет собой совокупность вложенных друг в  друга однослойных нанотрубок (а). Другая разновидность этой структуры, показанная на рисунке б, представляет собой совокупность вложенных друг в друга призм. Наконец, последняя из приведённых структур (в), напоминает свиток. .