Углерод как простое вещество. Аллотропия углерода

Тема: «Углерод как простое вещество»

Углерод С - первый элемент главной подгруппы IV группы Периодической системы Д.И.Менделеева. Латинское название карбонеум – в основе содержит корень карбо – уголь. Происхождение названия углерод – « рождающий уголь» Химический элемент углерод( уголь) стал известен людям, когда они научились добывать и использовать огонь. Первые рисунки на стенах пещер тоже были сделаны углем.

В виде органических соединений углерод находится в горючих полезных ископаемых: нефти ,торфе, природном газе, каменном угле. Углерод входит в состав многих неорганических веществ(известняк, мел, мрамор, доломит)

Аллотропные модификации углерода алмаз

В структуре алмаза каждый атом углерода имеет четырех соседей, которые расположены от него на равных расстояниях в вершинах тетраэдра. Весь кристалл представляет собой единый трехмерный каркас.

В России ювелирные алмазы вошли в моду в середине XVIIIв. Ими украшали царские диадемы и скипетры, но так же брелки, застежки, трости табакерки и даже обувь..

Графит

В графите атомы углерода связаны в плоские слои, состоящие из соединенных ребрами шестиугольников, наподобие пчелиных сот. Каждый атом в таком слое имеет трех соседей, угол между связями С-С-С равен 120 градусов.

В древности графит считали одним из минералов свинца, возможно из-за того, что, подобно свинцу, он оставляет на бумаге след ( поэтому из графита делают грифели)

Это вещество состоит из цепей, образованных атомами углерода. Известно несколько форм карбина, различающихся строением цепи, например =С=С=С=С=. Ученые установили, что карбин образуется при температуре 2000 градусов Цельсия и низком давлении. По твердости карбин занимает промежуточное положение между алмазом и графитом. Он обладает полупроводниковыми свойствами. Карбин нашел применение в электронике, космонавтике, авиации и медицине.

К фуллеренам относят вещества с четным числом атомов углерода в молекуле: С60 , С70, С72, С74, С76… С108… С960… С1020 и др. Эти замечательные молекулы составлены из атомов углерода , объединённых в пяти и шестиугольники с общими рёбрами, внутри молекулы полые.

Графен — представляет двумерную модификацию углерода, в которой атомы объединены в гексагональную кристаллическую решетку, а его толщина составляет всего один атом.

Если сложить 3-и миллиона листов графена, то можно получить толщину порядка 1 мм.

При этом материал обладает уникальными свойствами:

Высокая электропроводность.  G — может проводить электричество как обычная медь. На его основе можно создавать различные электрические приборы. Отличная оптическая чистота . G — может поглощать только чуть более двух процентов видимого света вне зависимости от характеристик излучения. Вследствие этого данный материал практически бесцветен. Сторонний наблюдатель может назвать его невидимым. Высокая механическая прочность . G — по прочности превосходит алмаз. Гибкость.  G — является более гибким, чем кремний. По данным параметрам он даже превосходит резину. Благодаря однослойной структуре можно изменять форму и растягивать графен по мере необходимости. Способность противостоять внешним воздействиям. Рекордная теплопроводность . G — по данному показателю превосходит медь в десять раз.

Нанотрубки

Атомы углерода могут образовывать также полые трубки – так называемые нанотрубки. Специалисты предполагают, что нанотрубки, подобно графиту, должны хорошо проводить электрический ток, а возможно , и являться сверхпроводниками. Изучение этих интересных объектов только начинается.

Адсорбция- поглощение газообразных или растворенных веществ поверхностью твердого вещества. Одним из веществ, у которого наиболее сильно развита способность к адсорбции, то есть поглощению на поверхности, является древесный уголь. Если уголь обработать перегретым паром при высокой температуре, его адсорбционные качества повысятся, он станет активированным.

Знаете ли вы, что…?

Химики исхитрились создать и графитовую ткань. Она эластична, прочна, способна впитывать в себя различные вещества. Из этой ткани делают салфетки для ран от ожогов. Такая салфетка не присыхает к ране, пропускает воздух и в то же время впитывает выделяющуюся жидкость; обожженная кожа быстро восстанавливается, на ней не остается рубцов.

Еще одно удивительное применение графитовой ткани основано на низкой электропроводности графита. Если графитовую стельку поместить в ботинок, а к ней присоединить батарейку, то нога в таком ботинке не замерзнет в самый лютый мороз.

Станция «Прикладная»