Презентация по теме: «Углерод и его свойства» Выполнила ученица 9 класса Климовой Дарьи группа химиков группа химиков. - презентация

1 Презентация по теме: «Углерод и его свойства» Выполнила ученица 9 класса Климовой Дарьи группа химиков группа химиков

2 Строение атома углерода Углерод (лат. Carboneum) С – химический элемент IV группы периодической системы Менделеева: атомный номер 6, атомная масса 12,011(1). Рассмотрим строение атома углерода. На наружном энергетическом уровне атома углерода находятся четыре электрона. Углерод (лат. Carboneum) С – химический элемент IV группы периодической системы Менделеева: атомный номер 6, атомная масса 12,011(1). Рассмотрим строение атома углерода. На наружном энергетическом уровне атома углерода находятся четыре электрона. 1s22s22p2 1s22s22p2 Углерод был известен с глубокой древности, и имя первооткрывателя этого элемента неизвестно. Углерод был известен с глубокой древности, и имя первооткрывателя этого элемента неизвестно. В конце XVII в. флорентийские ученые Аверани и Тарджони пытались сплавить несколько мелких алмазов в один крупный и нагрели их с помощью зажигательного стекла солнечными лучами. Алмазы исчезли, сгорев на воздухе. В 1772 г. французский химик А. Лавуазье показал, что при сгорании алмаза образуется СО2. Лишь в 1797 г. английский ученый С. Теннант доказал идентичность природы графита и угля. После сгорания равных количеств угля и алмаза объемы оксида углерода (IV) оказались одинаковыми. В конце XVII в. флорентийские ученые Аверани и Тарджони пытались сплавить несколько мелких алмазов в один крупный и нагрели их с помощью зажигательного стекла солнечными лучами. Алмазы исчезли, сгорев на воздухе. В 1772 г. французский химик А. Лавуазье показал, что при сгорании алмаза образуется СО2. Лишь в 1797 г. английский ученый С. Теннант доказал идентичность природы графита и угля. После сгорания равных количеств угля и алмаза объемы оксида углерода (IV) оказались одинаковыми. Многообразие соединений углерода, объясняющееся способностью его атомов соединяться друг с другом и атомами других элементов различными способами, обуславливает особое положение углерода среди других элементов. Многообразие соединений углерода, объясняющееся способностью его атомов соединяться друг с другом и атомами других элементов различными способами, обуславливает особое положение углерода среди других элементов.

3 Химические свойства углерода При обычных температурах алмаз, графит, уголь химически инертны, но при высоких температурах активность их увеличивается. Как и следует из строения основных форм углерода, уголь вступает в реакции легче, чем графит и тем более алмаз. Графит не только более реакционноспособен, чем алмаз, но и, реагируя с некоторыми веществами, может образовывать такие продукты, каких не образует алмаз. При обычных температурах алмаз, графит, уголь химически инертны, но при высоких температурах активность их увеличивается. Как и следует из строения основных форм углерода, уголь вступает в реакции легче, чем графит и тем более алмаз. Графит не только более реакционноспособен, чем алмаз, но и, реагируя с некоторыми веществами, может образовывать такие продукты, каких не образует алмаз.

4 Химические реакции 1. В качестве окислителя углерод реагирует с некоторыми металлами при высоких температурах, образуя карбиды: ЗС + 4Аl = Аl4С3 (карбид алюминия). 1. В качестве окислителя углерод реагирует с некоторыми металлами при высоких температурах, образуя карбиды: ЗС + 4Аl = Аl4С3 (карбид алюминия). 2. С водородом уголь и графит образуют углеводороды. Простейший представитель – метан СН4 – может быть получен в присутствии катализатора Ni при высокой температуре ( °С): 2. С водородом уголь и графит образуют углеводороды. Простейший представитель – метан СН4 – может быть получен в присутствии катализатора Ni при высокой температуре ( °С): С + 2Н2 СН4. С + 2Н2 СН4. 3. При взаимодействии с кислородом углерод проявляет восстановительные свойства. При полном сгорании углерода любой аллотропной модификации образуется оксид углерода (IV): 3. При взаимодействии с кислородом углерод проявляет восстановительные свойства. При полном сгорании углерода любой аллотропной модификации образуется оксид углерода (IV): С + О2 = СО2. С + О2 = СО2. При неполном сгорании образуется оксид углерода (II) СО: При неполном сгорании образуется оксид углерода (II) СО: С + О2 = 2СО. С + О2 = 2СО. Обе реакции экзотермичны. Обе реакции экзотермичны. 4. Особенно ярко восстановительные свойства угля проявляются при взаимодействии с оксидами металлов (цинка, меди, свинца и др.), например: 4. Особенно ярко восстановительные свойства угля проявляются при взаимодействии с оксидами металлов (цинка, меди, свинца и др.), например: С + 2CuO = СО2 + 2Cu, С + 2CuO = СО2 + 2Cu, С + 2ZnO = СО2 + 2Zn. С + 2ZnO = СО2 + 2Zn. На этих реакциях основан важнейший процесс металлургии – выплавка металлов из руд. На этих реакциях основан важнейший процесс металлургии – выплавка металлов из руд. В иных случаях, например при взаимодействии с оксидом кальция, образуются карбиды: В иных случаях, например при взаимодействии с оксидом кальция, образуются карбиды: СаО + ЗС = СаС2 + СО. СаО + ЗС = СаС2 + СО. 5. Уголь окисляется горячими концентрированными серной и азотной кислотами: 5. Уголь окисляется горячими концентрированными серной и азотной кислотами: С + 2Н2SO4 = СO2 + 2SO2 + 2Н2О, С + 2Н2SO4 = СO2 + 2SO2 + 2Н2О, конц. конц. ЗС + 4НNО3 = ЗСО2 + 4NO + 2Н2О. ЗС + 4НNО3 = ЗСО2 + 4NO + 2Н2О. конц. конц. Любые формы углерода устойчивы по отношению к щелочам! Любые формы углерода устойчивы по отношению к щелочам!

5 Неорганические соединения углерода Углерод образует два оксида – оксид углерода (II) СО и оксид углерода (IV) СO2. Углерод образует два оксида – оксид углерода (II) СО и оксид углерода (IV) СO2. Оксид углерода (II) СО – бесцветный, не имеющий запаха газ, малорастворимый в воде. Его называют угарным газом, так как он очень ядовит. Попадая при дыхании в кровь, быстро соединяется с гемоглобином, образуя прочное соединение карбоксигемоглобин, лишая тем самым возможности гемоглобин переносить кислород. Оксид углерода (II) СО – бесцветный, не имеющий запаха газ, малорастворимый в воде. Его называют угарным газом, так как он очень ядовит. Попадая при дыхании в кровь, быстро соединяется с гемоглобином, образуя прочное соединение карбоксигемоглобин, лишая тем самым возможности гемоглобин переносить кислород. При вдыхании воздуха, содержащего 0,1% СО, человек может внезапно потерять сознание и умереть. Угарный газ образуется при неполном сгорании топлива, вот почему так опасно преждевременное закрывание дымоходов. Оксид углерода (II) относят, как вы уже знаете, к несолеобразующим оксидам, так как, будучи оксидом неметалла, он должен реагировать со щелочами и основными оксидами с образованием соли и воды, однако этого не наблюдается. Оксид углерода (II) относят, как вы уже знаете, к несолеобразующим оксидам, так как, будучи оксидом неметалла, он должен реагировать со щелочами и основными оксидами с образованием соли и воды, однако этого не наблюдается. 2СО + О2 = 2СО2. 2СО + О2 = 2СО2. Оксид углерода (II) способен отнимать кислород у оксидов металлов, т.е. восстанавливать металлы из их оксидов. Оксид углерода (II) способен отнимать кислород у оксидов металлов, т.е. восстанавливать металлы из их оксидов. Fe2О3 + ЗСО = 2Fe + ЗСО2. Fe2О3 + ЗСО = 2Fe + ЗСО2. Именно это свойство оксида углерода (II) используют в металлургии при выплавке чугуна.

6 Оксид углерода (IV) Оксид углерода (IV) СО2 – широко известный под названием углекислый газ – бесцветный, не имеющий запаха газ. Он примерно в полтора раза тяжелее воздуха. При обычных условиях в 1 объеме воды растворяется 1 объем углекислого газа. Оксид углерода (IV) СО2 – широко известный под названием углекислый газ – бесцветный, не имеющий запаха газ. Он примерно в полтора раза тяжелее воздуха. При обычных условиях в 1 объеме воды растворяется 1 объем углекислого газа. При давлении примерно 60 атм углекислый газ превращается в бесцветную жидкость. При испарении жидкого углекислого газа часть его превращается в твердую снегообразную массу, которую в промышленности прессуют, – это известный вам «сухой лед», который применяют для хранения пищевых продуктов. Вы уже знаете, что твердый углекислый газ имеет молекулярную решетку, способен к возгонке. При давлении примерно 60 атм углекислый газ превращается в бесцветную жидкость. При испарении жидкого углекислого газа часть его превращается в твердую снегообразную массу, которую в промышленности прессуют, – это известный вам «сухой лед», который применяют для хранения пищевых продуктов. Вы уже знаете, что твердый углекислый газ имеет молекулярную решетку, способен к возгонке. Углекислый газ СО2 – это типичный кислотный оксид: взаимодействует со щелочами (например, вызывает помутнение известковой воды), с основными оксидами и водой. Углекислый газ СО2 – это типичный кислотный оксид: взаимодействует со щелочами (например, вызывает помутнение известковой воды), с основными оксидами и водой. Он не горит и не поддерживает горения и потому применяется для тушения пожаров. Однако магний продолжает гореть в углекислом газе с образованием оксида и выделением углерода в виде сажи. Он не горит и не поддерживает горения и потому применяется для тушения пожаров. Однако магний продолжает гореть в углекислом газе с образованием оксида и выделением углерода в виде сажи. СО2 + 2Mg = 2MgO + С. СО2 + 2Mg = 2MgO + С.

7 Заключение Заключение Углерод постоянно циркулирует в земной биосфере по замкнутым взаимосвязанным путям. Углерод постоянно циркулирует в земной биосфере по замкнутым взаимосвязанным путям. В настоящее время В настоящее время к природным процессам к природным процессам добавляются последствия добавляются последствия сжигания ископаемого сжигания ископаемого топлива. топлива.