Углерод: химический элемент и его аллотропия

1. Углерод.

•Химический элемент :
Характеристика по положению в ПСХЭ
•Простое вещество:
Аллотропные видоизменения: алмаз,графит.
Древесный уголь (адсорбция) и сажа.
Химические свойства.
Круговорот углерода в природе.

2. Характеристика химического элемента углерода по положению в ПСХЭ.

Углерод – первый элемент главной подгруппы IV группы
Периодической системы Д.И.Менделеева. Расположен он во
втором периоде под порядковым номером 6. На внешнем
энергетическом уровне его атомы содержат 4 электрона,
поэтому они могут принимать четыре электрона, проявляя
окислительные свойства по отношению к водороду, металлам
и менее электроотрицательным неметаллам, и приобретая при
этом степень окисления -4, но могут и отдавать электроны
более электроотрицательным элементам, т.е. проявлять
восстановительные свойства, приобретая при этом степень
окисления +4.
Высший оксид углерода имеет состав CO2 и проявляет
кислотный характер. Высший гидроксид Н2СО3 – угольная
кислота является слабой и непрочной. Летучее водородное
соединение – СН4 называется метан.
Окислительные(неметаллические)
свойства
углерода
слабее выражены, чем у находящегося с ним в одном периоде
азота, т.к. он имеет больший атомный радиус, чем азот,
меньший заряд ядра и меньшее число валентных электронов.
По сравнению с кремнием, находящимся с углеродом в одной
подгруппе, углерод проявляет более ярко выраженные
неметаллические свойства, т.к. имеет меньший атомный
радиус.

3. Простое вещество – углерод. Молекулярная формула – с. Аллотропные видоизменения.

АЛМАЗ
Объемная тетраэдрическая
атомная кристаллическая решетка
ГРАФИТ
Плоскостная атомная
кристаллическая решетка

4. Алмаз

Прозрачное кристаллическое вещество. Кристаллы алмаза
обычно бесцветные, но бывают синего, голубого, красного и
черного цветов. Они имеют очень сильный блеск благодаря
высокой светопреломляющей и светоотражающей способности.

5. Алмазы – камни ювелиров

Ограненные прозрачные
алмазы называются
бриллиантами.
Звезда ордена Святого
Андрея Первозванного.

6. Массу алмазов измеряют в каратах, 1карат соответствует 0,2 г.

Бриллианты украшают
короны царей бывшей
Российской империи.

7. Кристаллы алмаза отличаются особо прочной структурой, благодаря чему он обладает твердостью, превосходящей твердость всех

известных в природе веществ.(В 1000 раз >
кварца и в 150 корунда)
Буры, сверла, шлифовальные
инструменты.
Приборы для резки стекла.

8. Графит

Темно-серое, жирное на ощупь
кристаллическое вещество с
металлическим блеском.

9. В отличии от алмаза графит мягкий (оставляет след на бумаге) и непрозрачный, тугоплавок, хорошо проводит теплоту и

электрический ток, при измельчении образует очень прочные
чешуйки. Благодаря этим свойствам он и находит применение в
промышленности.
Стержни для
карандашей.
Тигли для
металлургии.
Твердые
смазки.
Электроды.
Замедлители
нейтронов в
ядерных
реакторах.

10. Причиной аллотропии для углерода является различное строение кристаллов. Атомы углерода могут по разному соединяться между

собой, образуя цепи
различной длины.

11. Аморфный углерод – мелкокристаллический графит.

Аморфный углерод
Сажа
Сжигание
углеводородов
при
ограниченном
доступе воздуха.
Древесный
уголь
Кокс
Нагревание
древесины
без доступа
воздуха.
Нагреванием
каменного угля без
доступа воздуха

12. Адсорбция.

Адсорбция – поглощение
газов и растворенных
веществ
поверхностью
твердого вещества.
Таким
свойством
обладает древесный уголь
благодаря
своему
пористому строению.
При обработке древесного
угля горячим водяным
паром
получают
активированный
уголь,
который
обладает
большей поглотительной
способностью.

13. Демонстрация поглотительной способности активированного угля.

1.
2.
Поглощение оксида
азота(IV)
активированным
углем.
Обесцвечивание
раствора
перманганата
калия.

14. Применение активированного угля.

Актив
ирован
ный
уголь
Очистка
продуктов
Произво
дство
синтети
ческого
бензина

15. Применение сажи.

ТИПОГРАФС
КАЯ КРАСКА
КОСМЕТИЧЕ
СКАЯ ТУШЬ
РЕЗИНА
САЖА

16. Химические свойства углерода.

ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ
СВОЙСТВА
1.
С более
электроотрицательными
неметаллами (F, O, N, Cl, S)
Неполное сгорание в
кислороде
2C + O2 = 2CO + Q
оксид углерода(II)
Полное сгорание
С + О2 =СО2 + Q
оксид углерода (IV)
С оксидами металлов
C + 2CuO = CO2 + 2Cu
ОКИСЛИТЕЛЬНЫЕ СВОЙСТВА
1.
С металлами:
4Al + 3C = Al4 C3
карбид алюминия
1.
С водородом
C + 2H2 = 2CH4
метан

17. Взаимодействие карбидов с водой.

Если на карбид кальция подействовать водой, то выделяется
ацетилен, который применяют газосварщики для резки и сварки
металлов, сжигая его с помощью кислорода в специальных
горелках
CaC2 + 2H2O = Ca(OH)2 + C2H2
Если водой подействовать на карбид алюминия, то получится
метан
Al 4C3 + 12H2O= 4Al(OH)3 + 3CH4

18. Круговорот углерода в природе.

Из атмосферы и природных вод углекислый газ поглощается зелеными
растениями(фотосинтез), а образующийся в результате дыхания, брожения, гниения и
сжигания углеродсодержащих горючих ископаемых СО2 снова поступает в атмосферу.

19.

20. Углерод в природе.

Каменн
ый уголь
Углекисл
ый газ
Нефть
С
Природн
ый газ
СН4
Кальцит
СаСО3
Алмаз,
гарфит
Органические
соединения живых
организмов