Углерод та її соединенния

Реферат по химии.

ВУГЛЕЦЬ ТА ЙОГО СОЕДИНЕННИЯ.

Учня 10 «б» класу школи № 4.

Худякова Алексея.

[pic].

р. то Ангарськ — 2001 год.

ВУГЛЕЦЬ ТА ЙОГО СОЕДИНЕНИЯ.

Вуглець як просте вещество.

У атомі вуглецю з його зовнішніх чотирьох АТ є чотири електрона. Тому всі чотири АТ беруть участь у освіті хімічних зв’язків. Цим пояснюється розмаїтості та численність сполук углерода.

Переважна більшість сполук вуглецю належать до так званим органічним речовин. У розділі розглянемо властивості неорганічних речовин, утворених вуглецем, — простих речовин, його оксидів, вугільної кислоти та деяких менших її солей.

Вуглець утворює кілька простих речовин. У тому числі поки найважливішими вважаються алмаз і графіт. Ці аллотропные модифікації мають атомні кристалічні грати, які різняться своїми структурами. Звідси відмінність їх фізичних і хімічних свойств.

У алмазі кожен атом вуглецю пов’язані з чотирма іншими атомами. У просторі ці атоми містяться у центрі й кутках тетраедрів, з'єднаних своїми вершинами. Це дуже симетрична і міцна решітка. Алмаз — ця сама тверду речовину на Земле.

У графіті кожен атом з'єднаний із трьома іншими, лежать у тій площині. На освіту цих зв’язків витрачається по три АТ із трьома електронами. Четверта орбиталь 2р-АО з однією електроном розташовується перпендикулярно площині. Ці решта атомні орбиталь всієї сітки перекриваються між собою, створюючи зону молекулярних орбиталей. Ця територія зайнята в повному обсязі, а наполовину, що забезпечує металеву електропровідність графіту (на відміну алмаза).

Крім електропровідності графіт має трьома практично важливими свойствами.

По-перше, тугоплавкость. Температура плавлення графіту вище 3500° З — ця сама тугоплавкое просте речовина на Земле.

По-друге, відсутність з його поверхні будь-яких продуктів взаємодії з довкіллям (на металах це оксиди), збільшують електричне сопротивление.

По-третє, здатність надавати смазывающее дію на тертьові поверхні. У кристалі графіту атоми вуглецю міцно пов’язані між собою в пласких сітках, а зв’язок між сітками слабка, вона не має межмолекулярную природу, як і речовинах з молекулярними гратами. Тому невеликі механічні зусилля викликають усунення сіток относително одне одного, як і обумовлює дію графіту як смазки.

Енергія зв’язок між атомами вуглецю в прості і складні речовинах, в тому однині і в алмазі, й у графіті. Дуже велика. Про твердості алмазу вже говорили. Міцна зв’язок між атомами й у графітової сітці. Так, міцність на розрив волокна з графіту значно перевищує міцність заліза і технічної стали.

За підсумками графіту виготовляють звані композиційні матеріали, зокрема углепластики, у яких волокна графіту перебувають у матриці із епоксидної смоли. Композиційні матеріали дедалі ширше застосовуються в авіаційної, і космічної техніці (адже крім міцності вони легкі; порівняємо щільність графіту, р=2,3 г/см3, з щільністю «легкого» алюмінію, р=2,7г/см3, і більше заліза, р=7,9г/см3), соціальній та суднобудуванні, де особливо цінна коррозионная стойкость.

|Углерод |Сполуки вуглецю | | |Оксид вуглецю (1У) |Вугільна кислота | |має аллотропные |газ без запаху, кольору та |1.Непрочная молекула. | |модифікації: алмаз, |смаку, важче повітря |Слабка двухосновная | |графіт, карбин, фулерен |кислотний оксид |кислота. У водному | |та інших. |при розчиненні |розчині існують | |виявляє |взаємодіє зі водою: |рівноваги. | |відбудовні |СО2+Н2О=Н2СО3 |2. Взаємодіє з | |властивості |реагує з підставами: |розчинами лугів як | |горить в кисні: |CO2+Ca (OH)2=CaCO3+H2O |розчин вуглекислого газу | |С+О2=СО2+Q |5.Реагирует з основними |у питній воді із заснуванням | |взаємодіє зі оксидом|оксидами: |солейкислих | |вуглецю (1У): С+СО2=2СО |CO2+CaO=CaCO3 |(гидрокарбонатов) і | |відновлює метали |6.Образуется в реакціях |середніх (карбонатів): | |з їхньої оксидів: |а) горіння вуглецю в |CO2+NaOH=NaHCO3 | |3С+Fe2O3=3CO2+4Fe |кисні: |CO2+2NaOH=Na2CO3+ | |отримання |C+O2=CO2 |H2O | |неповне спалювання метана:|б) окислення оксиду углерода|3.Вытесняется з солей | |СН4+О2=С+2Н2О |(II): |сильнішими кислотами | | |2CO+O2=2CO2 |CaCO3+2HCI=CaCI2+CO2+H2O | | |в) згоряння метану: |4.Соли вугільної кислоти | | |CH4+O2=CO2+2H2O |піддаються гидролизу | | |р) взаємодія кислот з | | | |карбонатами: | | | |CaCO3+2HCI=CaCI2+CO2+H2O | | | |буд) термічного розкладання | | | |карбонатів, гидрокарбонатов:| | | | | | | |CaCO3=CaO+CO2 | | | |2NaHCO3=Na2CO3+CO2+H2O | | | |е) окислення біохімічних | | | |процесів дихання, гниття. | |.

Вуглець хімічно інертний лише за порівняно низьких температурах, а при високих — це з найсильніших відновлювачів. Головне хімічне застосування вуглецю — відновлення металів, насамперед заліза, з руд.

Оксиди углерода.

Маючи чотири електрона в зовнішньому енергетичному рівні, вуглець в з'єднаннях з киснем залежно та умовами виявляє валентності +2 і +4.

При горінні вуглецевомістких речовин (дрова, вугілля, природного газу метан, спирт та інших.) за нормальної температури звичайного полум’я йде реакция:

З + О2 = СО2.

Але якщо створити умови для підвищення температури (наприклад, зменшити теплоотвод, що може статися всередині товстого шару палаючого вугілля, у цьому числі у доменної печі), то протікають реакции:

З +О2 = 2СО.

СО2 + З = 2СО.

Продуктом повного згоряння вуглецю і містять його речовин є оксид вуглецю (1У) СО2 — вуглекислий газ. Він також утворюється під час подиху живих організмів і гнитті їх залишків. Одночасно вуглекислий газ (разом із жовтою водою) головне речовиною, споживаним рослинами у процесі їх роста.

При підвищенні тиску вже за часів кімнатної температурі діоксид вуглецю сжижается. Рідким СО2 заповнюють деякі типи огнетушителей.

При зниженні тиску рідкий оксид вуглецю закипає. У цьому його температура різко знижується, оскільки у порообразование, як знаємо з фізики, витрачається дуже багато теплоти. Через війну СО2 твердне. У твердому вигляді (під назвою «сухий лід») його в ролі хладоагента. При атмосферному тиску «сухий лід» не плавиться, а подібно иоду, фосфору, вуглецю возгоняется, лише за значно більше низької температури (-75° С).