Predmety


ВУГЛЕЦЬ ЯК ПРОСТА РЕЧОВИНА – ВУГЛЕЦЬ І ЙОГО СПОЛУКИ

Хімія – універсальний довідник

ВУГЛЕЦЬ І ЙОГО СПОЛУКИ

ВУГЛЕЦЬ ЯК ПРОСТА РЕЧОВИНА

В атомі Карбону на його зовнішніх чотирьох АО є чотири електрони, тому всі чотири АО беруть участь в утворенні хімічних зв’язків. Цим пояснюється різноманітність і багаточисельність сполук Карбону. Переважна більшість сполук Карбону належить до так званих органічних речовин. У цьому розділі розглядаються властивості неорганічних речовин, утворених Карбоном, – простих речовин, його оксидів, карбонатної кислоти і деяких її солей.

Карбон утворює декілька простих речовин. Серед них найважливішими є алмаз і графіт. Ці алотропні модифікації мають атомні кристалічні гратки, які відрізняються своїми структурами. Звідси й відмінність їх фізичних і хімічних властивостей.

В алмазі кожен атом Карбону з’єднаний із чотирма іншими атомами. У просторі ці атоми розташовуються в центрі і кутах тетраедрів, сполучених вершинами. Це – дуже симетрична і міцна гратка. Алмаз – найтвердіша речовина на Землі.

У графіті кожен атом з’єднаний із трьома іншими, які лежать у тій же площині. На утворення цих зв’язків затрачається по три АО з трьома електронами. Четверта орбіталь 2р-АО з одним електроном розташовується перпендикулярно до площини. Ті атомні орбіталі, які залишилися з усієї сітки, перекриваються між собою, створюючи зону молекулярних орбіталей. Ця зона зайнята не повністю, а наполовину, що забезпечує металічну електропровідність графіту (на відміну від алмазу).

Крім електропровідності графіт володіє ще трьома важливими властивостями.

По-перше, тугоплавкість. Температура плавлення графіту вища 3500 °С – це найтугоплавкіша проста речовина на Землі.

Таблиця

Вуглець і його сполуки

Вуглець

Сполуки Карбону

Оксид карбону (IV)

Карбонатна кислота

1. Має алотропні модифікації: алмаз, графіт, карбін, фулерен та ін.

2. Проявляє відновні властивості:

А) горить у кисні:

 ВУГЛЕЦЬ ЯК ПРОСТА РЕЧОВИНА   ВУГЛЕЦЬ І ЙОГО СПОЛУКИ

Неповне згоряння:

 ВУГЛЕЦЬ ЯК ПРОСТА РЕЧОВИНА   ВУГЛЕЦЬ І ЙОГО СПОЛУКИ

Б) взаємодіє з оксидом карбону (IV):

 ВУГЛЕЦЬ ЯК ПРОСТА РЕЧОВИНА   ВУГЛЕЦЬ І ЙОГО СПОЛУКИ

В) відновлює метали з їх оксидів:

 ВУГЛЕЦЬ ЯК ПРОСТА РЕЧОВИНА   ВУГЛЕЦЬ І ЙОГО СПОЛУКИ

Одержання

Неповне згоряння метану:

 ВУГЛЕЦЬ ЯК ПРОСТА РЕЧОВИНА   ВУГЛЕЦЬ І ЙОГО СПОЛУКИ

1. Газ без запаху, кольору та смаку, важчий за повітря

2. Кислотний оксид

3. При розчиненні взаємодіє з водою:

 ВУГЛЕЦЬ ЯК ПРОСТА РЕЧОВИНА   ВУГЛЕЦЬ І ЙОГО СПОЛУКИ

4. Реагує з основами:

 ВУГЛЕЦЬ ЯК ПРОСТА РЕЧОВИНА   ВУГЛЕЦЬ І ЙОГО СПОЛУКИ

5. Реагує з основними оксидами:

 ВУГЛЕЦЬ ЯК ПРОСТА РЕЧОВИНА   ВУГЛЕЦЬ І ЙОГО СПОЛУКИ

6. Утворюється в реакціях

А) горіння вуглецю в кисні:

 ВУГЛЕЦЬ ЯК ПРОСТА РЕЧОВИНА   ВУГЛЕЦЬ І ЙОГО СПОЛУКИГ

Б) окиснення оксиду карбону (II):

 ВУГЛЕЦЬ ЯК ПРОСТА РЕЧОВИНА   ВУГЛЕЦЬ І ЙОГО СПОЛУКИ

В) згоряння метану:

 ВУГЛЕЦЬ ЯК ПРОСТА РЕЧОВИНА   ВУГЛЕЦЬ І ЙОГО СПОЛУКИ

Г) взаємодія кислот з карбонатами:

 ВУГЛЕЦЬ ЯК ПРОСТА РЕЧОВИНА   ВУГЛЕЦЬ І ЙОГО СПОЛУКИ

Г) термічного розкладу карбонатів і гідрокарбонатів:

 ВУГЛЕЦЬ ЯК ПРОСТА РЕЧОВИНА   ВУГЛЕЦЬ І ЙОГО СПОЛУКИ

Д) окислювальних біохімічних процесів дихання, гниття

1. Нестійка молекула. Слабка двохосновна кислота. У водному розчині існує рівновага:

 ВУГЛЕЦЬ ЯК ПРОСТА РЕЧОВИНА   ВУГЛЕЦЬ І ЙОГО СПОЛУКИ

2. Взаємодіє з розчинами лугів як розчин вуглекислого газу у воді 3 утворенням солей – кислих (гідрокарбонатів) і середніх (карбонатів):

 ВУГЛЕЦЬ ЯК ПРОСТА РЕЧОВИНА   ВУГЛЕЦЬ І ЙОГО СПОЛУКИ

3. Витісняється із солей більш сильними | кислотами:

 ВУГЛЕЦЬ ЯК ПРОСТА РЕЧОВИНА   ВУГЛЕЦЬ І ЙОГО СПОЛУКИ

4. Солі карбонатної кислоти піддаються гідролізу:

 ВУГЛЕЦЬ ЯК ПРОСТА РЕЧОВИНА   ВУГЛЕЦЬ І ЙОГО СПОЛУКИ

По-друге, відсутність на його поверхні будь-яких продуктів взаємодії з навколишнім середовищем (на металах це оксиди), які збільшують електричний опір.

По-третє, має властивість змащувати поверхні, які труться. У кристалі графіту атоми Карбону міцно з’єднані між собою у плоских сітках, а зв’язок між сітками слабкий: він має міжмолекулярну природу, як і в речовинах з молекулярними гратками, тому навіть незначні механічні зусилля викликають зміщення сіток відносно одна одної, що й зумовлює дію графіту як мастила.

Енергія зв’язку між атомами Карбону у простих і складних речовинах, у тому числі в алмазі і в графіті, дуже велика. Про твердість алмазу вже згадувалося. Міцний зв’язок між атомами і в графітовій сітці. Так, міцність на розрив волокна з графіту значно перевищує міцність заліза і технічної сталі.

На основі графіту виготовляють так звані композиційні матеріали, зокрема карбопластики, в яких волокна графіту знаходяться в матриці з епоксидної смоли. Композиційні матеріали все ширше застосовуються в авіаційній і космічній техніці (адже, крім міцності вони легкі; порівняйте густину графіту, ρ = 2,3 г/см3, з густиною “легкого” алюмінію, ρ = 2,7 г/см3, і, тим паче, заліза, ρ = 7,9 г/см3), а також у кораблебудуванні, де особливо цінні протикорозійні властивості.

Вуглець хімічно інертний тільки при порівняно низьких температурах, а при високих – це один з найсильніших відновників. У хімії, в основному, вуглець застосовують для відновлення металів, насамперед заліза, з руд; у попередньому розділі згадувалося його використання для одержання фосфору.


1 Star2 Stars3 Stars4 Stars5 Stars (No Ratings Yet)
Loading...
ВУГЛЕЦЬ ЯК ПРОСТА РЕЧОВИНА – ВУГЛЕЦЬ І ЙОГО СПОЛУКИ - Довідник з хімії