Презентация на тему Углерод. Химические свойства

в таблице Менделеева. Он располагается в главной подгруппе четвертой

группы, втором периоде. Углерод-типичный неметалл.

Для Углерода характерно образование четырех ковалентных связей, обусловленное возбуждением

внешней электронной оболочки до состояния 2sp3. Поэтому Углерод способен в равной степени как притягивать, так и отдавать электроны. Химическая связь может осуществляться за счет sp3-, sp2- и sp- гибридных орбиталей, которым соответствуют координационные числа 4, 3 и 2. Число валентных электронов Углерода и число валентных орбиталей одинаково; это одна из причин устойчивости связи между атомами Углерода.

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).

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

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

СВОБОДНЫЙ УГЛЕРОД

Алмаз тверже всех найденных в природе веществ, но при

этом довольно хрупок. Он настолько тверд, что оставляет царапины на большинстве материалов. В алмазе каждый 4-х валентный атом углерода связан с другим атомом углерода ковалентной связью и количество таких связанных в каркас атомов чрезвычайно велико.

Структура алмаза

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. Он имеет вид черного мелкокристаллического порошка, однако может существовать в виде белого вещества с промежуточной плотностью. Карбин обладает полупроводниковыми свойствами, под действием света его проводимость резко увеличивается

Строение карбина

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. Происхождение термина "фуллерен" связано с именем американского архитектора Ричарда Букминстера Фуллера, конструировавшего полусферические архитектурные конструкции, состоящие из шестиугольников и пятиугольников.

Фуллерен С70

собой как одинарными, так и двойными связями, являются трехмерными

аналогами ароматических структур. Обладая высокой электроотрицательностью, они выступают в химических реакциях как сильные окислители. Присоединяя к себе радикалы различной химической природы, фуллерены способны образовывать широкий класс химических соединений, обладающих различными физико-химическими свойствами.

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

разнообразные применения.
Алмазы используются не только как драгоценные камни, но

применяются также для изготовления металлорежущего и шлифовального инструмента, наконечников сверл и буров (например, для бурения нефтяных скважин), а также волочильных и подобных приспособлений (например, предназначаемых для изготовления вольфрамовых нитей к электролампам).
Графит имеет многочисленные применения. Он используется для изготовления инертных электродов, применяемых в электролитических процессах, а также щеток для электрических моторов. Из него делают печную кладку; его используют также в качестве смазочного материала или замедлителя в ядерных реакторах. Спекая графит с глиной, получают «грифельную массу» для изготовления грифельных карандашей.

ПРИМЕНЕНИЕ

промышленного получения материалов восстановлением руд.
Различные формы растительного или животного

угля имеют разнообразные применения. Древесный уголь, который получают, сжигая древесину в условиях ограниченного
доступа воздуха, используется для поглощения газов, так как он обладает большой пористостью и имеет чрезвычайно развитую поверхность. Животный уголь, который получают сжиганием костей животных; используется для обесцвечивания сахарного сиропа в сахарной промышленности. Сажа используется для изготовления чернил, копировальной бумаги и черной сапожной ваксы, а также как наполнитель резины при изготовлении автомобильных шин.

ПРИМЕНЕНИЕ