close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Билет 18

код для вставкиСкачать
18. Углерод: положение этого химического элемента в периодической системе, строение его атома. Алмаз. Графит. Оксиды углерода, их принадлежность к подклассам оксидов. Угольная кислота и ее соли.
Химический элемент углерод находится во II периоде, в главной подгруппе IV группы периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева. Строение атома углерода:
   С + 6 )2)4 1s2 2s2 2p2 АЛЛОТРОПИЯ УГЛЕРОДА
Один и тот же химический элемент может образовывать несколько простых веществ, различающихся своими свойствами. Явление существования химического элемента в виде разных простых веществ называется аллотропией. Химический элемент углерод образует четыре аллотропных формы: алмаз, графит, карбин и фуллерен.
1. Алмаз  прозрачные бесцветные кристаллы, сильно преломляющие световые лучи. Алмаз не проводит электрический ток, не растворяется в воде, имеет очень высокую температуру плавления (выше 3500 С). Является самым твердым из всех известных природных веществ.
Такие физические свойства алмаза объясняются особенностями его строения.
Алмаз имеет атомную кристаллическую решетку. В такой решетке каждый атом углерода находится в центре тетраэдра и связан с четырьмя соседними атомами очень прочными ковалентными неполярными связями. Решетка является очень прочной.
Восемьдесят процентов добываемых алмазов применяются в технике. Из него изготавливают стеклорезы, шлифовальные порошки для особо твердых материалов, наконечники для установок, применяемых для бурения горных пород.
Ограненные алмазы (бриллианты) применяют в ювелирном деле.
При длительном нагревании без доступа воздуха (при температуре 3000С, под давлением 2  1010 Па) из графитового порошка получают искусственные алмазы. Такие алмазы по своим техническим характеристикам не уступают натуральным.
2. Графит  тёмно-серые кристаллы со слабым металлическим блеском, жирные на ощупь. Графит является мягким веществом, оно проводит электрический ток.
Графит образует атомную кристаллическую решетку. Эта решетка имеет слоистую структуру. В слое каждый атом углерода соединен с тремя соседними очень прочными ковалентными связями, при этом образуется структура, состоящая из соединенных между собой правильных шестиугольников. Внешне такой слой похож на пчелиные соты. Отдельные слои соединены между собой довольно длинными ковалентными связями; такие слои легко отделяются друг от друга. Этим и объясняется применение графитовых карандашей. Графит широко применяется для изготовления электродов, что объясняется его хорошей электропроводимостью. 3. Карбин - мелкокристаллический порошок черного цвета. Впервые был получен искусственно, затем был найден в природе. Кристаллы карбина состоят из линейных цепочек углеродных атомов:
 С  С  С  С  С  С  С  С  С  С .
По твёрдости карбин превосходит графит, но значительно уступает алмазу. Проявляет полупроводниковые свойства.
4. Фуллерен  искусственная модификация углерода. Состоит из молекул С60, имеющих структуру полого усеченного икосаэдра, построенного из 20 шестиугольников и 12 пятиугольников. Внешне структура похожа на футбольный мяч. Свойства фуллерена зависят от того, атом какого элемента удается внедрить внутрь этого "мяча". Например, при внедрении атомов калия, цезия или рубидия образуется материал со сверхпроводящими свойствами.
Кроме важнейших аллотропных модификаций углерод образует так называемые углеродные материалы: кокс, древесный уголь, сажу.
ОКСИД УГЛЕРОДА (II) - УГАРНЫЙ ГАЗ
Физические свойства
Газ без цвета и запаха. Угарный газ очень ядовит. Отравляющее действие состоит в том, что он необратимо взаимодействует с гемоглобином крови, вследствие чего прекращается перенос кислорода от легких к тканям. Первыми признаками острого отравления являются головная боль, головокружение, потеря сознания.
Химические свойства
1. Угарный газ является несолеобразующим (безразличным) оксидом. Он не взаимодействует с водой, кислотами и щелочами.
2. Угарный газ проявляет очень сильные восстановительные свойства, особенно при высоких температурах. а) Угарный газ взаимодействует с кислородом, окисляясь до углекислого газа:
+2 t +4
2CO + O2  2CO2.
C+2  2e  C+4 восстановитель
б) Угарный газ взаимодействует с оксидами многих металлов, восстанавливая их до чистого металла: +2 t +4
CuO + CO  Cu + CO2.
C+2  2e  C+4 восстановитель
Такие реакции применяются в металлургии; они лежат в основе выплавки металлов из руд.
ОКСИД УГЛЕРОДА (IV) - УГЛЕКИСЛЫЙ ГАЗ
Физические свойства
Газ без цвета, имеет слабо кислый запах и вкус. В 1,5 раза тяжелее воздуха. Не очень хорошо растворяется в воде (при повышении давления растворимость сильно возрастает). Замороженный углекислый газ называют сухой лёд.
Химические свойства
1. Углекислый газ является кислотным оксидом; он взаимодействует с водой с образованием нестойкой угольной кислоты:
CO2 + H2O ( H2CO3.
При обычных условиях равновесие данной реакции на 99 % смещено влево.
2. Проявляя свойства кислотного оксида, углекислый газ взаимодействует со щелочами:
CO2 + 2NaOH  Na2CO3 + H2O,
CO2 + 2Na + + 2OH   2Na + + CO32 + H2O,
CO2 + 2OH   CO32 + H2O.
3. Качественной реакцией на обнаружение углекислого газа является взаимодействие с известковой водой. При пропускании углекислого газа через прозрачный раствор Ca(OH)2 происходит помутнение раствора:
CO2 + Ca(OH)2  CaCO3 + H2O,
CO2 + Ca2+ + 2OH   CaCO3 + H2O.
4. Проявляя кислотные свойства, углекислый газ взаимодействует с основными и амфотерными оксидами:
MgO + CO2  MgCO3.
5. Углекислый газ проявляет свойства окислителя:
+4 t +2
С + СO2  2CO.
C+4 + 2e  C+2 окислитель УГОЛЬНАЯ КИСЛОТА
Угольная кислота очень нестойка и сразу же разлагается на углекислый газ и воду. Она является очень слабым электролитом и крайне слабым окислителем. Таким образом, круг реакций, в который вступает угольная кислота, очень узок. Можно считать, что она реагирует только с щелочами:
H2CO3 + 2NaOH  Na2CO3 + 2H2O.
СОЛИ УГОЛЬНОЙ КИСЛОТЫ
Соли угольной кислоты называются карбонатами. Важнейшим свойством карбонатов является их взаимодействие с кислотами.
Na2CO3 + 2HCI  2NaCI + CO2 + H2O,
2Na + + CO32 + 2H + + 2CI  2Na + + 2CI  + CO2 + H2O,
2H + + CO32  CO2 + H2O.
При взаимодействии карбонатов с кислотами начинается бурное выделение углекислого газа. Такие реакции являются качественными реакциями для определения карбонатов.
Рассмотрим применение важнейших карбонатов.
Этот минерал называется кальцит. Наиболее известны такие разновидности кальцита как мел, мрамор и известняк.
* Кальцит во всех его природных формах применяется в строительстве, скульптуре архитектуре.
* В промышленности мел и известняк применяют для получения углекислого газа:
t
CaCO3  CaO + CO2.
* Известняк и мел применяются при варке оконного и бутылочного стекла:
Na2CO3 + SiO2  Na2SiO3 + CO2,
CaCO3 + SiO2  CaSiO3 + CO2,
Na2SiO3 + CaSiO3 + 4SiO2  Na2O  CaO  6SiO2.
Этот кристаллогидрат называется кристаллическая сода. При нагревании или при длительном хранении он разлагается с образованием кальцинированной соды:
Na2CO3  10H2O  Na2CO3 + 10H2O.
Кальцинированную соду применяют при варке оконного и бутылочного стекла. Сода широко применяется в производстве моющих средств, в производстве мыла.
Гидрокарбонат натрия часто называют питьевая сода. Это вещество применяется в медицине, в фармакологии, в производстве искусственных минеральных вод. В кулинарии гидрокарбонат натрия применяют как разрыхлитель теста. Гидрокарбонат натрия часто применяют для заполнения огнетушителей.
Карбонат калия часто называют поташ. Он входит в состав золы травянистых частей растений и часто применяется как калийное удобрение. Применяется в производстве тугоплавкого и хрустального стекла, в производстве мыла.
42
Документ
Категория
Разное
Просмотров
32
Размер файла
1 572 Кб
Теги
билет
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа