Презентация на тему «Подгруппа углерода»

Подгруппа углерода

Подгруппа углерода - главная подгруппа IV группы периодической системы

Общая характеристика подгруппы

На внешнем уровне … электрона электронная формула в общем виде : сверху вниз по группе неметаллические свойства………, а металлические…… углерод и кремний - это ………, а олово и свинец - типичные ………. C и si проявляют формальную степень окисления -4, а с более активными неметаллами (N, O, S) и галогенами +2 и +4.

Общая характеристика подгруппы

оксиды состава …… и ……. ЛВС типа ……… с увеличением заряда ядра элементов стабильность гидридов уменьшается. (PbH4 в свободном виде не выделен, SiH4 самовоспламеняется) у оксидов ЭО2 уменьшается кислотный характер , а у оксидов ЭО увеличвается основный характер Гидроксиды углерода и кремния обладают кислотными свойствами, гидроксиды остальных элементов амфотерны, кислотные свойства сильнее выражены у гидратов германия, а основные - у гидратов свинца

Углерод

Строение атома: Электронная формула: Оксиды: Гидроксид: ЛВС:

Углерод в природе

В земной коре – 0,1% по массе В свободном виде: в виде алмаза и графита в ископаемых углях (в антраците, в буром и каменном угле) В связанном состоянии - в карбонатах: CaCO3 - мел, известняк, мрамор; MgCO3·CaCO3 – доломит; MgCO3 – магнезит В воздухе - в виде углекислого газа (0.03 % по объему). А также: в соединениях, растворенных в морской воде; входит в состав растений и животных, содержится в нефти, торфе и природном газе.

Углерод в природе

Аллотропные модификации атома

Кристаллический Алмаз Графен Графит Карбин Лонсдейлит Наноалмаз Фуллерены Фуллерит Углеродное волокно Углеродные нановолокна Углеродные нанотрубки Аморфный Активированный уголь Древесный уголь Стеклоуглерод Техуглерод Сажа Углеродная нанопена Ископаемый уголь: антрацит и др. Кокс каменноугольный, нефтяной и др.

A: алмаз, b: графит, c: лонсдейлит d: фуллерен — бакибол C60, e:

фуллерен C540, f: фуллерен C70 g: аморфный углерод, h: углеродная нанотрубка

Алмаз

Атомная кристаллическая решетка Самый твердый Высокая теплопроводность Диэлектрик Температура плавления 40000С Прозрачный, под действием света - светится

Алмаз «Шах»

Звезда ордена Св. Андрея Первозванного

Скипетр императорский

Малая императорская корона

Большая императорская корона

Графит

Атомная кристаллическая решетка (слоистая структура) Темно-серый, чёрный Металлический блеск Непрозрчный Жирный (скользский) на ощупь Полупроводник При трении расслаивается

Карбин

Аморфный углерод Порошок черного цвета Полупроводник Имеет линейное строение Получен искусственно Используется в фотоэлементах

Фуллерены

Замкнутый многогранник, состоящий из 60-70 атомов С Получен искусственно Полупроводник Используется в оптике, медицине, в качестве сверхпроводника (со ЩМ), увеличивает износостойкость.

Фуллерен С 540

Аллотропные модификации углерода

Алмаз

Фуллерен

Графит

Сажу получают при разложении метана

Она используется для приготовления типографской краски, картриджей, резины, косметической туши. Кокс - свободный углерод, получается при нагревании каменного угля без доступа воздуха. Кокс применяется в доменных печах при выплавки чугуна из руд, а также при получении кремния. Древесный уголь получается при нагревании без доступа воздуха древесины. Он применяется в качестве топлива в кузнечных горнах, жаровнях, самоварах, в металлургии при выплавке цветных металлов и особо чистых сортов чугуна, так как не содержит вредных примесей, имеющихся в коксе. Адсорбент для очистки газов и жидкостей

Десорбция – выделение этих поглощённых веществ – обратный процесс

Адсорбция – поглощение газообразных или растворённых веществ поверхностью твёрдого вещества.

Явление адсорбции открыл русский химик Товий Егорович ЛОВИЦ

Н.Д.Зелинский на основе адсорбционных свойств древесного угля

разработал фильтрующий противогаз.

Николай Дмитриевич Зелинский (1861-1953) - профессор Московского Университета, академик, Герой Социалистического Труда

Угольные фильтры

В бытовых фильтрах, в промышленном производстве, на очистных сооружениях – уголь поглощает вредные вещества из воды

Химические свойства

При н.у. углерод – малоактивен, на холоде реагирует только со фтором; при нагревании становится активным (особенно графит)

Углерод – восстановитель: С0 – 2е ? С +2 С0 – 4е ? С +4 с неметаллами с большей ЭО со сложными веществами (водяным паром, с кислотами – окислителями, с оксидами металлов) 1) с кислородом (при нагревании): а) неполное горение С + О2 ? б) полное горение С + О2 ? 2) со фтором (при н.у.) С + F2 ? 3) с серой, азотом, углеродом (при нагревании): С + S ? (сероуглерод) С + N2 = С2N2 (дициан) Si + С ? (карборунд)

Химические свойства

Углерод – восстановитель: 4) с оксидами металлов: малоактивных СuО + С ? (восстановление металлов) активных СаО + С ? Аl2О3 + С ? (углерод диспропорционирует, образуя карбиды) 5) с диоксидом углерода: С + СО2 ? (образует монооксид) 6) с водяным паром C + H2O ? СO + H2 водяной газ 7) с кислотами – окислителями: C + H2SO4(конц.) ? С + HNO3(конц.) ?

Химические свойства

Al4C3+H2O ? CaC2+2H2O ?

Углерод – окислитель: С0 + 4е ? С -4 с водородом C + H2 ? (метан) с металлами Al + C ? Ca + C? (образуются карбиды)

Карбиды гидролизуются водой или разбавленными кислотами. При этом образуются различные углеводороды и гидроксид металла. При гидролизе карбида кальция – ацетилен, при гидролизе карбида алюминия – метан.