Углерод

УГЛЕРОД

Аллотропия углерода

Алмаз

Кристаллическое вещество, прозрачное, сильно преломляет лучи света, очень твёрдое, не проводит электрический ток, плохо проводит тепло, r = 3,5 г/см³; t°пл. = 3730°C; t°кип. = 4830°C.

Атомы углерода находятся в sp³- гибридизации и образуют атомную кристаллическую решётку с прочными ковалентными s- связями.

Можно получить из графита при p > 50 тыс. атм; t° = 1200°C.

Применение алмаза: Шлифовальный порошок, буры, стеклорезы, после огранки - бриллианты.

Графит

Кристаллическое вещество, слоистое, непрозрачное, тёмно-серое, обладает металлическим блеском, мягкое, проводит электрический ток; r = 2,5 г/см³.

В кристаллической решётке атомы углерода находятся в sp²- гибридном состоянии и образуют слои из шестичленных колец; между слоями действуют межмолекулярные силы.

Применение графита: электроды, карандашные грифели, замедлитель нейтронов в ядерных реакторах, входит в состав некоторых смазочных материалов.

Карбин

Чёрный порошок; r = 2 г/см³; полупроводник.

Состоит из линейных цепочек –CºC–CºC– и =С=С=С=С=; атомы углерода находятся в sp- гибридном состоянии.

При нагревании переходит в графит.

Адсорбция

Адсорбция - поглощение газообразных или растворённых веществ поверхностью твёрдого вещества.

Опыт: адсорбционная способность угля

Обратный процесс - выделение этих поглощённых веществ - десорбция.

Применение адсорбции: очистка от примесей (в производстве сахара и др.),

для защиты органов дыхания (противогазы ), в медицине (таблетки "Карболен") и др.

Некоторые аллотропные модификации углерода

Химические свойства углерода

Углерод - малоактивен, на холоде реагирует только со фтором; химическая активность проявляется при высоких температурах.

Восстановительные свойства углерода

1) Взаимодействие с кислородом: C⁰ + O₂ –^t°® CO₂ углекислый газ

при недостатке кислорода наблюдается неполное сгорание: 2C⁰ + O₂ –^t°® 2C⁺²O угарный газ

2) Взаимодействие с фтором С + 2F₂ ® CF₄

3) Взаимодействие с водяным паром C⁰ + H₂O –^1200°® С⁺²O + H₂ водяной газ

4) Взаимодействие с оксидами металлов (пирометаллургия)

C⁰ + 2CuO –^t°® 2Cu + C⁺⁴O₂

5) Взаимодействие с кислотами – окислителями:

C⁰ + 2H₂SO₄(конц.) ® С⁺⁴O₂­ + 2SO₂­ + 2H₂O

С⁰ + 4HNO₃(конц.) ® С⁺⁴O₂­ + 4NO₂­ + 2H₂O

Окислительные свойства углерода

6) Взаимодействие с некоторыми металлами образует карбиды

4Al + 3C⁰ ® Al₄C₃

Ca + 2C⁰ ® CaC₂^-4

7) Взаимодействие с водородом: C⁰ + 2H₂ ® CH₄