Аллотропия углерода

Слайд 1

Слайд 2

Аллотро́пия — существование двух и более простых веществ одного и того же химического элемента, различных по строению и свойствам — так называемых аллотропных (или аллотропических) модификаций или форм.

Слайд 3

Химический элемент Углерод — химический элемент № 6. Он расположен в IVА группе Периодической системы. На внешнем слое атома углерода содержатся четыре валентных электрона, и до его завершения не хватает четырёх электронов. Поэтому в соединениях с металлами углероду характерна степень окисления –4, а при взаимодействии с более электроотрицательными неметаллами он проявляет положительные степени окисления: +2 или +4. В природе углерод встречается как в виде простых веществ, так и в виде соединений. В воздухе содержится углекислый газ. В земной коре распространены карбонаты (например, CaCO3 образует мел, мрамор, известняк). Горючие ископаемые (уголь, торф, нефть, природный газ) состоят из органических соединений, главным элементом которых является углерод. Углерод относится к жизненно важным элементам, так как входит в состав молекул всех органических веществ.

Слайд 4

Простые вещества Углерод образует несколько аллотропных видоизменений, из которых наиболее известны алмаз и графит. Алмаз имеет атомную кристаллическую решётку. Каждый атом углерода в алмазе связан четырьмя прочными ковалентными связями с соседними атомами, расположенными в вершинах тетраэдра. Благодаря такому строению алмаз — самое твёрдое из известных природных веществ. Все четыре валентных электрона каждого атома углерода участвуют в образовании связей, поэтому алмаз не проводит электрический ток. Это бесцветное прозрачное кристаллическое вещество, хорошо преломляющее свет.

Слайд 5

Графит тоже имеет атомную кристаллическую решётку, но устроена она иначе. Решётка графита слоистая. Каждый атом углерода соединён прочными ковалентными связями с тремя соседними атомами. Образуются плоские слои из шестиугольников, которые между собой связаны слабо. Один валентный электрон у атома углерода остаётся свободным. Графит представляет собой тёмно-серое вещество с металлическим блеском, жирное на ощупь. В отличие от алмаза графит непрозрачный, проводит электрический ток и оставляет серый след на бумаге. У графита очень высокая температура плавления (3700 °С).

Слайд 6

* Карбин представляет собой мелкокристаллический порошок чёрного цвета (плотность 1,9÷2 г/см³), обладает полупроводниковыми свойствами. Получен в искусственных условиях из длинных цепочек атомов углерода, уложенных параллельно друг другу. Карбин — линейный полимер углерода. В молекуле карбина атомы углерода соединены в цепочки либо поочерёдно тройными и одинарными связями ( полииновое строение), либо постоянно двойными связями ( поликумуленовое строение). Это вещество впервые получено советскими химиками Ю.П.Кудрявцевым , А.М.Сладковым,В.И.Касаточкиным и В. В. Коршаком в начале 60-х гг [1] в Институте элементоорганических соединений Академии наук СССР (ИНЭОС)[2]. Карбин обладает полупроводниковыми свойствами, причём под воздействием света его проводимость сильно увеличивается. На этом свойстве основано первое практическое применение — в фотоэлементах.

Слайд 7

Химические свойства Аллотропные модификации углерода в химических реакциях могут проявлять и окислительные, и восстановительные свойства. Окислительные свойства углерода выражены слабее, чем у других неметаллов второго периода (азота, кислорода и фтора). Взаимодействие с металлами. Углерод реагирует с металлами при высокой температуре с образованием карбидов: Al0+3C0=tAl+34C −43. В этой реакции углерод выступает как окислитель. Взаимодействие с водородом. Реакция происходит при сильном нагревании. Образуется метан. Углерод — окислитель. C0+2H02=tC −4H+14.

Слайд 8

Взаимодействие с кислородом. Углерод горит в кислороде с образованием углекислого газа и проявляет в этой реакции восстановительные свойства: C0+O02=tC+4O−22. Взаимодействие с оксидами металлов. Углерод способен восстанавливать металлы из их оксидов: 2Cu+2O+C0=t2Cu0+C+4O2 .

Слайд 9

Алмаз и графит взаимопревращаемы . При сильном нагревании без доступа воздуха алмаз чернеет и превращается в графит. Графит можно превратить в алмаз при высокой температуре и большом давлении. Из мельчайших частиц графита состоят сажа, древесный уголь и кокс. Сажа образуется при неполном сгорании топлива. Древесный уголь получают при нагревании древесины без доступа воздуха, а кокс — переработкой каменного угля. Древесный уголь имеет пористое строение и обладает способностью поглощать газы и растворённые вещества. Такое свойство называется адсорбцией.