Содержание
-
Карбон
Карбон (С) або вуглець — хімічний елемент з атомним номером 6. Позначається С, належить до поширених елементів земної кори, складаючи близько 0,1% її маси. Сполуки вуглецю є основою всіх живих організмів.
-
Вуглець - речовина з найбільшим числом алотропічнихмодифікацій.
Природні: ●алмаз ●графіт ●лонсдейліт ●фулерен ●вуглецевінанотрубки Штучні: ●карбіт ●лантануїд ●графен ●карботоменупрофіт ●бінотроксіцин ●аморфнийвуглець у виглядісажі і деревноговугілля. Вуглецьутворюєдекількаалотропнихвидозмін:
-
Відомічотирикристалічнімодифікаціїкарбрну: графіт, алмаз, карбін і лонсдейліт
-
Графіт
Графіт - сіро-чорна, непрозора, жирна на дотик, дужем'якамаса з металевимблиском. При кімнатнійтемпературі і нормальному тиску (0,1 Мн/м2, або 1кгс/см2) графіттермодинамичностабільний. . При атмосферному тиску і температурібіля 3700°С графітпереганяється.
-
Алмаз
Алмаз - дуже тверда, кристалічнаречовина. Кристалимаютькубічнімежацентрированіґрати: а=3,560. При кімнатнійтемпературі і нормальному тиску алмаз метастабільний. Помітнеперетворення алмаза в графітспостерігається при температурах вище за 1400°С у вакууміабо в інертнійатмосфері.
-
Рідкийкарбон може бути отриманий при тискувище за 10,5 Мн/м2 (1051 кгс/см2) і температурах вище за 3700(З. Для твердого вуглеводу (кокс, сажа, деревне вугілля) характерно також стан з неврегульованою структурою “аморфний" вуглевод, який не являє собою самостійноїмодифікації; в основійогобудовилежить структура мелкокристаллического графіту. Нагріваннядеякихрізновидів “аморфного" вуглеводувище за 1500-1600(З без доступу повітрявикликаєїхперетворення в графіт. Фізичнівластивості “аморфного" вуглеводудуже сильно залежатьвіддисперсностічасток і наявностідомішок. Щільність, теплоємність, теплопровідність і електропровідність “аморфного" вуглеводузавждивище, ніжграфіту. Карбінотриманий штучно. Вінявляє собою мелкокристаллический порошок чорногокольору (щільність 1,9 - 2 г/см3). Побудований з довгихланцюжківатомів С, укладенихпаралельно один одному. Лонсдейлітзнайдений в метеоритах і отриманий штучно; його структура і властивості остаточно не встановлені.
-
Хімічнівластивості:
Хімічнаактивністьрізнихалотропнихвидозмінвуглецюрізна. Алмаз і графітмайже не вступають в хімічніреакції. Вони можутьреагуватилише з чистим киснем і тільки за дужевисокоїтемператури. Аморфнийвуглець, а такожвугілля за звичайноїтемпературидоситьінертні, але при сильному нагріванніїхактивністьрізкозростає і вуглецьбезпосередньосполучається з багатьмаелементами. Так, при нагріванні на повітрівугіллягорить, утворюючи діоксидвуглецю C + O2 = CO2 При недостатньомудоступікиснюповітрявінчастковозгоряє до монооксидувуглецю CO, в якомувуглецьдвовалентний: 2C + O2 = 2CO Коли через розжареневугілляпропускати пари сірки, то утворюєтьсясіковуглець: C + 2S = CS2 При високійтемпературівугіллядоситьсильнийвідновник. Воновіднімаєкисеньвідоксидівбагатьохметалів. Наприклад: 2CuO + C = 2Cu + CO2↑ Через цюздатність, вугілля широко застосовують у металургії для добування металів із руд. Ступеніокислення +4, −4, рідко +2 (З, карбідиметалів), +3 (C2N2, галогенциани); спорідненість до електрона 1,27 еВ; енергіяіонізації при послідовномупереходівід С0 до С4+ відповідно 11,2604, 24,383, 47,871 і 64,19 еВ. Органічнісполуки Завдякиздатностівуглецюутворюватиполімерніланцюжки , існуєвеличезнийкласз'єднань на основівуглецю, якихзначнобільше, ніжнеорганічних. Найбільшігрупи: вуглеводні, білки, жири та ін.
-
Конфігураціязовнішньоїоболонки атома карбону 2s22p2. Для карбону характернеутвореннячотирьохковалентнихзв'язків, зумовленезбудженнязовнішньоїелектронноїоболонки до стану 2sp3. Тому карбон здатний в рівніймірі як притягати, так і віддаватиелектрони. У сполуках карбон проявляєступеніокислення -4; +2; +4. Атомнийрадіус 0,77Á, ковалентнірадіуси 0,77Á, 0,67Á, 0,60Á відповідно в одинарному, подвійному і потрійномузв'язках; іонноїрадіусС4- 2,60А, С4+0,20А. При звичайнихумовах карбон хімічноінертний, при високих температурах вінсполучається з багатьмаелементами, виявляючисильнівідновнівластивості.
-
Всіформи карбону стійкі до лугів і кислот і повільноокислюютьсятількидужесильнимиокислювачами “Аморфний" карбон реагує з фтором при кімнатнійтемпературі, графіт і алмаз - при нагріванні. При температурах вище за 1000°С карбон взаємодіє з багатьмаметалами, даючикарбіди. Всіформи карбону при нагріваннівідновлюютьоксидиметалів з утвореннямвільнихметалів (Zn, Cd, Cu, Pbі інш.) абокарбідів (CaC2, Mo2C, WC, TaCі інш.). Карбон реагує при температурах вище за 600 - 800°С з водяною парою і оксидои карбону (IV) - вуглекислимгазом Всіформи карбону нерозчинні в звичайнихнеорганічних і органічнихрозчинниках, але розчиняються в деякихрозплавленихметалах (наприклад, Fe, Ni, Co).
-
Застосування:
Деревне вугіллямаєздатністьадсорбувати (поглинати) на своїйповерхнірізні гази і деякіречовини з розчинів. Адсорбціявідбуваєтьсяповерхнеювугілля, тому воноздатнепоглинати (адсорбувати) тимбільшукількістьречовин, чимбільшайогосумарнаповерхня, тобточимбільшевоноподрібненеабопористе. Пористість, а разом з тим і адсорбційназдатністьдеревноговугіллярізкозбільшується при попередньомунагріванні в струменіводяної пари. При цьому пори вугілляочищаютьсявідсмолистихречовин і йоговнутрішняповерхнядужезбільшується. Такевугілляназиваєтьсяактивованим. Активоване деревне вугілля широко використовують у цукровомувиробництві для очистки цукрового сиропу віддомішок, щонадаютьйомужовтогозабарвлення, в спиртовому виробництві для очистки винного спирту відсивушнихолій, в деякихвиробництвах для вловлюванняпарівціннихлеткихречовин — бензину, ефіру, сірковуглецю, бензолу тощо з наступнимвидаленнямїх при нагріванні. У першу світовувійнуактивованевугілля за пропозицієюакадеміка М. Д. Зелінськогобулозастосовано в протигазах для захистуорганівдиханнявідотруйнихгазів, зокремавід хлору, якийнімцізастосували в 1915 р. протифранцузькихвійськ. Активованевугілля як адсорбент застосовується і в сучаснихпротигазах.
-
Графітвикористовується в олівцевійпромисловості. Такожйоговикористовують як мастило при особливо високихабонизьких температурах.
-
Алмаз, завдякивинятковійтвердості, незаміннийабразивнийматеріал. Алмазнимнапиленнямволодіютьшліфувальні насадки бормашин. Крімцього, огранованіалмази — діамантивикористовуються як дорогоціннекамення в ювелірних прикрасах. Завдякирідкості, високимдекоративнимякостям і збігомісторичнихобставин, діамантнезмінно є найдорожчимдорогоціннимкаменем. Виключновисокатеплопровідність алмазу (до 2000 Вт/м·К) робитьйогоперспективнимматеріалом для напівпровідниковоїтехніки в якостіпідкладок для процесорів. Але відносновисокаціна (близько 50 доларів/грам) і складністьобробки алмазу обмежуютьйогозастосування в ційгалузі.
-
У фармакології та медицині широко використовуютьсярізнісполукивуглецю — похіднівугільноїкислоти та карбонових кислот, різнігетероцикли, полімери та іншісполуки. Так, карболен (активованевугілля), застосовується для абсорбції та виведення з організмурізнихтоксинів; графіт (у вигляді мазей) — для лікуванняшкірнихзахворювань; радіоактивніізотопивуглецю — для науковихдосліджень (радіовуглецевийаналіз).
-
Розповсюдження
Вуглець у природізустрічається як у вільномустані (алмаз, графіт, карбін і лонсдейліт, фулерен, вуглецевінанотрубки), так і у виглядірізноманітнихсполук. Середнійвміствуглецю у земнійкорі2,3×10−2 % (мас); основнамасавуглецюконцентрується в осадовихгірських породах. Вуглецьнакопичується у верхнійчастиніземної кори, де йогоприсутністьпов'язана в основному з живою речовиною, кам'янимвугіллям, нафтою, антрацитом, а також з доломітами і вапняками. Відомопонад 100 мінераліввуглецю, середякихнайпоширенішікарбонатикальцію, магнію і заліза. Він входить до складу кам'яноговугілля, нафти і природного газу, а такожрізнихмінералів: мармуру, крейди і вапняку—CaCO3, доломіту — CaCO3·MgCO3, магнезиту — MgCO, малахіту — CuCO3·Cu(OH)2тощо. Важливу роль вуглецьвідіграє в космосі; на Сонцівуглецьпосідає 4-е місце за поширеністюпісляводню, гелію та кисню, ядра вуглецюберуть участь у процесахнуклеосинтезу (вуглецево-азотний цикл, потрійнаα-реакція). Більшістьсполуквуглецю, і насампередвуглеводні, маютьяскравовираженим характером ковалентнихсполук. Міцністьпростих, подвійних і потрійнихзв'язківатомів С між собою, здатністьутворюватистійкіланцюги та цикли з атомів С обумовлюютьіснуваннявеличезного числа вуглецевміснихсполук, щовивчаютьсяорганічноюхімією. У природізустрічаєтьсямінералшунгіт, в якомуміститься як твердийвуглець (≈ 25%), так і значнікількості оксиду кремнію (≈ 35%).
Нет комментариев для данной презентации
Помогите другим пользователям — будьте первым, кто поделится своим мнением об этой презентации.