6  С 
 
12,011
Таблица
<<=         =>>
v

:

Поделиться в

№ 6 Углерод

История открытия:

Углерод известен с глубокой древности. В 1778 К. Шееле, нагревая графит с селитрой, обнаружил, что при этом, как и при нагревании угля с селитрой, выделяется углекислый газ. Химический состав алмаза был установлен в результате опытов А.Лавуазье (1772) по изучения горения алмаза на воздухе и исследований С.Теннанта (1797), доказавшего, что одинаковые количества алмаза и угля дают при окислении равные количества углекислого газа. Углерод как химический элемент был признан только в 1789 А.Лавуазье. В начале XIX в. старое слово уголь в русской химической литературе иногда заменялось словом "углетвор" (Шерер, 1807; Севергин, 1815); с 1824 г. Соловьев ввел название углерод. Латинское название сarboneum углерод получил от сarbo — уголь.

Получение:

Неполное сжигание метана : СН4 + О2 = С + 2Н2О (сажа);
Сухая перегонка древесины, каменного угля (древесный уголь, кокс).

Физические свойства:

Известны четыре кристаллические модификации углерода: графит,алмаз,карбин и лонсдейлит.
Графит - серо-черная, непрозрачная, жирная на ощупь, чешуйчатая, очень мягкая масса с металлическим блеском. При комнатной температуре и нормальном давлении (0,1 Мн/м2, или 1кгс/см2) графит термодинамически стабилен. При атмосферном давлении и температуре около 3700°С графит возгоняется. Жидкий углерод может быть получен при давлении выше 10,5 Мн/м2 (1051 кгс/см2) и температурах выше 3700°С. Cтруктура мелкокристаллического графита лежит в основе строения "аморфного" углерода, который не представляет собой самостоятельной модификации (кокс, сажа, древесный уголь). Нагревание некоторых разновидностей "аморфного" углерода выше 1500-1600°С без доступа воздуха вызывает их превращение в графит. Физические свойства "аморфного" углерода очень сильно зависят от дисперсности частиц и наличия примесей. Плотность, теплоемкость, теплопроводность и электропроводность "аморфного" углерода всегда выше, чем графита.
Алмаз - очень твердое, кристаллическое вещество. Кристаллы имеют кубическую гранецентрированную решетку: а=3,560. При комнатной температуре и нормальном давлении алмаз метастабилен. Заметное превращение алмаза в графит наблюдается при температурах выше 1400°С в вакууме или в инертной атмосфере.
Карбин получен искусственно. Он представляет собой мелкокристаллический порошок черного цвета (плотность 1,9 - 2 г/см3). Построен из длинных цепочек атомов С, уложенных параллельно друг другу.
Лонсдейлит найден в метеоритах и получен искусственно; его структура и свойства окончательно не изучены

Химические свойства:

Углерод малоактивен, на холоду реагирует только с F2 (образуя CF4). При нагревании реагирует со многими неметаллами и сложными веществами, проявляя восстановительные свойства:
CO2 + C = CO выше 900°С
2H2O + C = CO2 + H2 выше 1000°С или H2O + C = CO + H2 выше 1200°С
CuO + C = Cu + CO
HNO3 + 3C = 3 CO2 + 4 NO + 2 H2O
Слабые окислительные свойства проявляются в реакциях с металлами, водородом
Ca + С = CaС2 карбид кальция
Si + С = CSi карборунд
CaO + C = CaC2 + CO

Важнейшие соединения:

Оксиды СО, СО2
Угольная кислота Н2СО3, карбонаты кальция (мел, мрамор, кальцит, известняк),
Карбиды СаС2
Органические вещества, например углеводороды, белки, жиры

Применение:

Графит используется в карандашной промышленности, также исполузется как смазка при особо высоких или низких температурах. Алмаз используется в качестве абразивного материала, драгоценных камней в ювелирных украшениях . Алмазным напылением обладают шлифовальные насадки бормашин. В фармакологии и медицине используются соединения углерода — производные угольной кислоты и карбоновых кислот, различные гетероциклы, полимеры и др. Так, карболен (активированный уголь), применяется для абсорбции и выведения из организма различных токсинов; графит (в виде мазей) — для лечения кожных заболеваний; радиоактивные изотопы углерода — для научных исследований (радиоуглеродный анализ). Углерод в виде ископаемого топлива: угля и углеводородов (нефть, природный газ) — один из важнейших источников энергии для человечества.

Карпенко Д.
ХФ ТюмГУ 561гр.


Источники:
???
КонТрен – Химия для школьников, студентов, учителей ...
подготовка к экзаменам и олимпиадам