Презентация "Углерод"

Углерод

Carboneum происходит от лат.  carbo  — уголь.

Строение атома

IV

• Химический элемент IV группы периодической системы Менделеева
• Атомный номер 6
• На внешнем энергетическом уровне содержит 4 электрона
• Атомная масса 12,011

II 2

Немного из истории

• Углерод в виде древесного угля применялся в глубокой древности для выплавки металлов. Издавна известны аллотропные модификации углерода — алмаз и графит.

•   В 1772 году французский химик Антуан Лоран Лавуазье показал, что при сгорании алмаза образуется углекислый газ.
• В 1797 году английский химик Смитсон Теннант (1761-1815) установил, что алмаз, графит и древесный уголь  имеют одинаковую химическую природу.

Аллотропные модификации

  Алмаз – бесцветное, прозрачное, сильно преломляющее свет вещество. Алмаз тверже всех найденных в природе веществ, но при этом довольно хрупок.  Алмазы очень редки и ценны, их вес измеряется в каратах (1 карат=200мг). Ограненный алмаз называют бриллиантом. Крупнейшие в мире алмазы: “Куллинан” - 3106 карат, “Эксельсиор” - 971,5 карат , “Звезда Сьерра-Леоне” - 968,9 карат, «Орлов» (синевато-зелёный)  Вес бриллианта 190 карат. 180 граней. Собственность России. Значительные месторождения алмазов находятся в Южной Африке, Бразилии, Якутии. Крупнейший в мире синий алмаз “Хоуп” - 44,5 карат, владельцы которого нередко погибали при загадочных обстоятельствах, хранится в музее Смитсоновского института (США).

Хоуп

Куллинан

Эксельсиор

Орлов

Аллотропные модификации

Графит – устойчивая при нормальных условиях аллотропная модификация углерода, имеет серо-черный цвет и металлический блеск, кажется жирным на ощупь, очень мягок и оставляет черные следы на бумаге. Мягкость графита обусловлена слоистой структурой. В кристаллической решетке атомы лежат в одной плоскости и связи между слоями малопрочные. Крупные залежи графита находятся в Германии, Шри-Ланке, Сибири и на Алтае. Из графита изготавливают электроды, твердые смазки, стержни для карандашей.

а – модель строения алмаза

б – модель строения графита

Аморфный углерод

Активированный уголь -  пористое вещество, которое получают из различных углеродсодержащих материалов органического происхождения: древесный уголь , каменноугольный кокс, кокосовый уголь и др.  Содержит огромное количество пор и поэтому обладает высокой адсорбцией. Применяют для очистки, разделения и извлечения различных веществ.

Классический пример использования активированного угля связан с использованием его в противогазе. Н. Д. Зелинский разработал противогаз, который спас множество солдат в первой мировой войне. Так же применяется в медицине, химической, фармацевтической и пищевой промышленностях. 

Н. Д. Зелинский

Химические свойства углерода

  При обычных условиях углерод химически инертен. При высоких температурах соединяется с многими элементами ( сильный восстановитель ). Углерод обладает уникальной способностью образовывать огромное количество соединений, которые могут состоять практически из неограниченного числа атомов углерода. Многообразие соединений углерода определило возникновение одного из основных разделов химии — органической химии.

Реакционная способность повышается в ряду

алмаз – графит – аморфный углерод

Алмаз и графит инертны, устойчивы к действию кислот и щелочей.

• Алмаз и графит сгорают в чистом кислороде при высоких температурах с образованием углекислого газа:

C + O 2   ( 800° c ) CO 2

2. Непосредственно из галогенов с аморфным углеродом реагирует лишь фтор:

C + 2F 2    CF 4

С остальными галогенами реакция происходит лишь при нагревании.

3. С металлами и оксидами некоторых металлов углерод образует соответствующие карбиды:

4 Al + 3C   Al 4 C 3 3C + CaO CaC 2  + 2CO

4. Взаимодействие карбидов с водой

Al 4 C 3  + 12H 2 O = 4Al(OH) 3 + 3CH 4 CaC 2  + 2H 2 O → C 2 H 2  + Ca(OH) 2

Углерод  — принадлежит к числу элементов, в значительной степени распространенных в природе. Уникальная роль углерода в живой природе обусловлена его свойствами, которыми в совокупности не обладает ни один элемент периодической системы. Всего три элемента - С, О и Н - составляют 98% общей массы живых организмов.

• В воздухе углерод находится в малом количестве, в виде окиси углерода (СО,) , углекислоты ( CO2 ), углеводородов и пр.

• В воде рек морей и пр. — в виде углекислоты и углекислых соединений кальция, магния, железа и пр.

• В живых организмах содержится в виде белков, жиров и углеводов.

• В наземных растениях, животных и бактерий 54%

• В водных растениях и животных 45,4-46,5%

• В земной коре — в виде каменного и бурого угля, антрацита, нефти, асфальта, озокерита, углекислых солей и пр.

• Присутствие углерода в небесных телах показывает спектроскоп; кроме того, его находят в метеоритах.

Расскажите о круговороте углерода по схеме

Спасибо за внимание!