Реферат: Характеристика химического элемента № 6 Углерод
История открытия.
Углерод известен с глубокой древности. Древесный уголь служил для восстановления металлов из руд, алмаз - как драгоценный камень. Значительно позднее стали применять графит для изготовления тиглей и карандашей.
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 изучению горения алмаза на воздухе и исследований С. Теннанта (1797), доказавшего, что одинаковые количества алмаза и угля дают при окислении равные количества углекислого газа. Углерод был признан химическим элементом в 1789 Лавуазье. Латинское название carboneum Углерод получил от carbo - уголь. [1].
2. Распространение углерода в природе, включая живые организмы.
По содержанию в земной коре углерод занимает 17-е место среди элементов: на его долю приходится около 0,14 ат. % от общего числа атомов земной коры. Вместе с тем значение углерода чрезвычайно велико, т.к. его соединения являются основой всех живых организмов. В среднем живые организмы, составляющие биосферу, на 18 вес. % состоят из углерода (в теле человека 19,37% углерода).
Большая часть углерода сосредоточена в природных карбонатах (СаСО3 — известняк, мрамор, мел, СаСО3 • МgСО3 — доломит, МgС03 — магнезит) и в горючих ископаемых (нефть, каменный и бурый уголь, торф, горючие сланцы, природные горючие газы). В состав атмосферы углерод входит в виде углекислого газа СО2 (0,03 об. %), в растворенном состоянии СO2 находится в природных водах (в гидросфере его в 60 раз больше, чем в атмосфере).
Свободный углерод встречается в виде алмаза, графита и так называемого аморфного углерода (мелкодисперсный графит, основные разновидности — уголь и сажа). Некоторые каменные угли на 98% состоят из углерода. [2].
Анализ противоречий.
В источнике [2] написано что, некоторые каменные угли на 98% состоят из углерода, а в источник [5] написано что, некоторые из ископаемых углей содержат 99% углерода.
Я считаю верным литературный источник [2] так как он более новый (2003 г.).
3. Физические свойства.
Углерод является первым элементом в четвертой группе периодической системы. Его атомный вес 12,01115. [5].
Аллотропные модификации углерода — алмаз и графит — резко отличаются по физическим свойствам.
Алмаз — прозрачные кристаллы, очень твердые. Твердость алмаза объясняется строением его кристаллической решетки, четыре валентных электрона каждого атома углерода в алмазе образуют прочные ковалентные связи с другими атомами углерода. Кристаллическая решетка алмаза имеет тетраэдрическое строение. Расстояние между всеми атомами углерода одинаковое. Плотность алмаза равна 3,51 г/см3 . Алмаз проводит электрический ток, так как в его кристаллической решетке отсутствуют свободные электроны.
Графит — мягкое темно-серое вещество с металлическим блеском. Плотность его колеблется от 2,17 до 2,3 г/см3 . Кристаллическая решетка графита имеет сложное слоистое строение. Расстояние между слоями в кристалле графита больше расстояния между соседними атомами углерода в одной плоскости в 2,5 раза, поэтому связь между атомами углерода в одном слое гораздо прочнее, чем связь между атомами углерода, находящимися в различных слоях. Каждый атом углерода в кристаллической решетке
графита образует три прочные ковалентные связи с атомами углерода, расположенными в том же слое. В образовании этих связей участвуют три электрона атома углерода, а четвертый валентный электрон является относительно свободным. Наличие свободных электронов обусловливает электропроводность графита. [3].
Уголь (особенно древесный) обладает большой адсорбционной способностью. Адсорбционная способность угля обусловливается его пористостью. Чем больше пор, тем больше поверхность угля и тем больше адсорбционная способность. Обычно поры древесного угля частично заполнены различными веществами, что снижает его адсорбционную способность. Для усиления адсорбции уголь подвергают специальной обработке — нагревают в струе водяного пара, чтобы освободить его поры от загрязняющих веществ. Обработанный таким образом уголь называется активным. [4].
4. Химические свойства.
Из аллотропических видоизменений углерода легче других вступает в реакцию аморфный уголь.
С кислородом углерод образует два главных окисла — двуокись углерода, или угольный ангидрид, часто называемый также углекислым газом СО2 , и окись углерода СО. Кроме них, известны еще окислы состава С3 О2 и С12 О9 .
При очень высоких температурах углерод соединяется с водородом, серой, кремнием, бором и многими металлами. [5].
При обычной температуре уголь весьма инертен. Его химическая активность проявляется лишь при высоких температурах. В качестве окислителя уголь реагирует с некоторыми металлами и неметаллами. Соединения углерода с металлами называются карбидами.
Например:
4А1 + ЗС = Al4 С3
карбид
алюминия
Большое практическое значение имеет карбид кальция, который получается нагреванием извести СаО и кокса в электропечах:
СаО + ЗС = СаС2 + СО
Карбид кальция
--> ЧИТАТЬ ПОЛНОСТЬЮ <--