Слайд 2
Нахождение в природе.
Среди множества химических элементов, без
которых невозможно существование жизни на Земле, углерод является главным.
Более 99% углерода в атмосфере содержится в виде углекислого газа. Около 97% углерода в океанах существует в растворённой форме ( ), а в литосфере - в виде минералов.
Элементарный углерод присутствует в атмосфере в малых количествах в виде графита и алмаза, а в почве - в форме древесного угля.
Слайд 3
Положение в ПСХЭ.
Общая характеристика элементов подгруппы углерода.
Главную
подгруппу IV группы периодической системы Д. И. Менделеева образуют
пять элементов - углерод, кремний, германий, олово и свинец. В связи с тем, что от углерода к свинцу радиус атома увеличивается, размеры атомов возрастают, способность к присоединению электронов, а, следовательно, и неметаллические свойства будут ослабевать, легкость же отдачи электронов - возрастать.
Слайд 4
Электронное строение
В нормальном состоянии элементы этой подгруппы проявляют
валентность, равную 2. При переходе в возбуждённое состояние, сопровождающееся
переходом одного из s – электронов внешнего слоя в свободную ячейку p – подуровня того же уровня, все электроны наружного слоя становятся не спаренными и валентность при этом возрастает до 4.
Слайд 5
Методы получения: лабораторные и промышленные.
Углерод
Неполное сжигание метана:
СН4 + О2 = С + 2Н2О
Оксид углерода
(II)
В промышленности:
Оксид углерода (II) получают в особых печах, называемых газогенераторами, в результате двух последовательно протекающих реакций. В нижней части газогенератора, где кислорода достаточно, происходит полное сгорание угля и образуется оксид углерода (IV):
C + O2 = CO2 + 402 кДж.
Слайд 6
По мере продвижения оксида углерода (IV) снизу вверх
последний соприкасается с раскалённым углём:
CO2 + C =
CO – 175 кДж.
Получающийся газ состоит из свободного азота и оксида углерода (II). Такая смесь называется генераторным газом. В газогенераторах иногда через раскалённый уголь продувают водяной пар:
C + H2O = CO + H2 – Q, «CO + H2» - водяной газ.
В лаборатории:
Действуя на муравьиную кислоту концентрированной серной кислотой, которая связывает воду:
HCOOH H2O + CO.
Слайд 7
Оксид углерода (IV)
В промышленности:
Побочный продукт при производстве извести:
CaCO3
CaO + CO2.
В лаборатории:
При взаимодействии кислот с мелом
или мрамором:
CaCO3 + 2HCl CaCl2 + CO2+ H2O.
Карбиды
Карбиды получают при помощи прокаливания металлов или их оксидов с углём.
Слайд 8
Угольная кислота
Получают растворением оксида углерода (IV) в воде.
Так как угольная кислота очень не прочное соединение, то
эта реакция обратима:
CO2 + H2O H2CO3.
Кремний
В промышленности:
При нагревании смеси песка и угля:
2C + SiO2 Si + 2CO.
В лаборатории:
При взаимодействии смеси чистого песка с порошком магния:
2Mg + SiO2 2MgO + Si.
Слайд 9
Кремниевая кислота
Получают при действии кислот на растворы её
солей. При этом она выпадает в виде студенистого осадка:
Na2SiO3
+ HCl 2NaCl + H2SiO3
2H+ + SiO32- H2SiO3
Слайд 10
Аллотропные видоизменения углерода.
Углерод существует в трех аллотропных модификациях:
алмаз, графит и карбин.
Слайд 11
Графит.
Мягкий графит имеет слоистое строение.
Непрозрачен, серого цвета
с металлическим блеском.
Довольно хорошо проводит электрический ток, благодаря наличию
подвижных электронов.
Скользок на ощупь.
Одно из самых мягких среди твердых веществ.
Рис.2 Модель решетки графита.
Слайд 12
Алмаз.
Алмаз - самое твердое природное вещество. Кристаллы алмазов
высоко ценятся и как технический материал, и как драгоценное
украшение. Хорошо отшлифованный алмаз - бриллиант. Преломляя лучи света, он сверкает чистыми, яркими цветами радуги.
Самый крупный из когда-либо найденных алмазов весит 602 г, имеет длину 11 см, ширину 5 см, высоту 6 см. Этот алмаз был найден в 1905 г и носит имя «Кэллиан».
Рис.1 Модель решетки алмаза.
Слайд 13
Карбин и Зеркальный углерод.
Карбин представляет собой порошок глубокого
черного цвета с вкраплением более крупных частиц.
Карбин - самая
термодинамически устойчивая форма элементарного углерода.
Зеркальный углерод имеет слоистое строение.
Одна из важнейших особенностей зеркального углерода (кроме твердости, стойкости к высоким температурам и т. д.) - его биологическая совместимость с живыми тканями.
Слайд 14
Химические свойства.
Щелочи переводят кремний в соли кремниевой
кислоты с выделением водорода :Si + 2КОН + H2O=
К2Si03 + 2Н2
С водой углерод и кремний реагируют лишь при высоких температурах:
С + Н2О ¬ СО + Н2
Si + ЗН2О = Н2SiO3 + 2Н2
Углерод в отличие от кремния непосредственно взаимодействует с водородом: С + 2Н2 = СН4
Слайд 15
Карбиды.
Соединения углерода с металлами и другими элементами, которые
по отношению к углероду являются электроположительными, называются карбидами.
При взаимодействии
карбида алюминия с водой образуется метан
Al4C3 + 12H2O = 4Al (OH)3 + 3CH4
При взаимодействии с водой карбида кальция – ацетилен:
CaC2 + 2H2O = Ca (OH)2 + C2H2
Слайд 16
Применение.
Углерод определяется тем, что свыше 90 %
всех первичных источников потребляемой в мире энергии приходится на
органическое топливо.
Гидрокарбонат натрия продают в аптеках и продовольственных магазинах под названием питьевой соды.Питьевую соду применяют в кондитерском деле и хлебопечении.
Слайд 17
Оксид углерода (IV)
ü Получение сахара.
ü Тушение пожаров.
ü Производство фруктовых
вод.
ü «Сухой лёд».
Слайд 18
Оксид кремния (IV)
Силикатных кирпичи.
Керамические изделия.
Стекло.
Слайд 20
Интересный факт.
Подземный углерод мог не раз вызвать
массовое вымирание на планете и постоянно грозит разразиться новой
катастрофой в любой момент.
Одно из этих событий произошло 245 миллионов лет назад в конце Пермской эры, которая представляла собой самый трагический случай вымирания фауны в земной хронологии: ископаемые породы свидетельствуют о вымирании тогда около 96% всех морских обитателей.
Возможно подобный же случай привел к началу вымирания динозавров задолго до катастрофы с падением астероида 65 миллионов лет.
