Углерод и его свойства

Климовой Дарьи
группа

химиков

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


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.
Многообразие соединений углерода, объясняющееся способностью его атомов соединяться друг с другом и атомами других элементов различными способами, обуславливает особое положение углерода среди других элементов.

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 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 (600-1000°С):
С + 2Н2 СН4.
3. При взаимодействии с кислородом углерод проявляет восстановительные свойства. При полном сгорании углерода любой аллотропной модификации образуется оксид углерода (IV):
С + О2 = СО2.
При неполном сгорании образуется оксид углерода (II) СО:
С + О2 = 2СО.
Обе реакции экзотермичны.
4. Особенно ярко восстановительные свойства угля проявляются при взаимодействии с оксидами металлов (цинка, меди, свинца и др.), например:
С + 2CuO = СО2↑ + 2Cu,
С + 2ZnO = СО2↑ + 2Zn.
На этих реакциях основан важнейший процесс металлургии – выплавка металлов из руд.
В иных случаях, например при взаимодействии с оксидом кальция, образуются карбиды:
СаО + ЗС = СаС2 + СО↑.
5. Уголь окисляется горячими концентрированными серной и азотной кислотами:
С + 2Н2SO4 = СO2↑ + 2SO2↑ + 2Н2О,
конц.
ЗС + 4НNО3 = ЗСО2↑ + 4NO↑ + 2Н2О.
конц.
Любые формы углерода устойчивы по отношению к щелочам!

углерода
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.
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.
2СО + О2 = 2СО2.
Оксид углерода (II) способен отнимать кислород у оксидов металлов, т.е. восстанавливать металлы из их оксидов.
Fe2О3 + ЗСО = 2Fe + ЗСО2.
Именно это свойство оксида углерода (II) используют в металлургии при выплавке чугуна.

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.
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.
СО2 + 2Mg = 2MgO + С.

взаимосвязанным путям.

В настоящее время
к природным процессам
добавляются последствия

сжигания ископаемого
топлива.