Реферат: Подгруппа углерода. Углерод - текст реферата. Скачать бесплатно.
Банк рефератов, курсовых и дипломных работ. Много и бесплатно. # | Правила оформления работ | Добавить в избранное
 
 
   
Меню Меню Меню Меню Меню
   
Napishem.com Napishem.com Napishem.com

Реферат

Подгруппа углерода. Углерод

Банк рефератов / Химия

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Реферат
Язык реферата: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Microsoft Word, 751 kb, скачать бесплатно
Заказать
Узнать стоимость написания уникального реферата

Узнайте стоимость написания уникальной работы

10 10 Реферат по теме : “Подгруппа углерода . Углерод.” ученицы 9-г кл асса средней школы № 9 Слабодчиковой Валентины Учитель : Белокопытов Ю . С . Июнь 1999 г . Чехов Содержание. 1. Общая характеристика элементов подгруппы углерода.................................................................. ............3 2. Аллотропные видоизмен ения углерода ..............................................................................6 3. Адсорбция ..........................................................................9 4. Список использованной литературы ....................................................................10 Общая характеристика элементов подгруппы углерода. Главную подгруп пу IV группы периодической системы Д . И . Менд елеева образуют пять элементов - углерод , кремний , германий , олово и свинец . В связи с тем , что от углерода к свин цу радиус атома увеличивается , размеры атомов возрастают , способность к присоединению элек тронов , а следовательно , и неметаллические сво йства будут ослабевать , легкость же отдачи элек т ронов - возрастать . Уже у ге рмания проявляются металлические свойства , а у олова и у свинца они преобладают на д неметаллическими . Таким образом , углерод и кремний относят к неметаллам , германий прич исляют как к металлам , так и к неметал лам , а олово и свин е ц - металлы. Германий по внешнему виду похож на металлы , но хрупок . Как и кремний , гер маний принадлежит к полупроводникам , т . е . к веществам , занимающим промежуточное положение между непроводниками электрического тока , или изоляторами (многие неметаллы ), и пров одниками (металлы ). В качестве полупроводника г ерманий широко применяется в радиоэлектронике . Простые вещества , образованные оловом и свинцом - следующими элементами подгруппы , прояв ляют уже все типичные свойства металлов : металлический блеск , высо кую электрическую проводимость и теплопроводность , пластичность . Как правило , олово и свинец образуют соеди нения , в которых они проявляют степени оки сления +2 и +4. На внешнем энергетическом уровне атомов элементов главной подгруппы IV группы содержатся четыре электрона : два спа ренных s-электрона и два неспаренных р-электрон а . Поэтому при образовании соединений атомы этих элементов могут или отдавать все четыре электрона , проявляя высшую степень оки сления +4, или принимать четыре электрона , прояв ляя пр и этом степень окисления -4. Среди элементов IV группы наибольшее значен ие имеют углерод , входящий в состав всех живых организмов , и кремний - важнейший эл емент земной коры . Двухвалентные соединения для кремния мен ее характерны , чем для углерода . Это связ ано с меньшим значением энергии возбу ждения атомов кремния благодаря большей удале нности наружных электронов от ядра . При об ычных условиях углерод и кремний очень ин ертны и практически не взаимодействуют ни с какими простыми и сложными веществами. При обыч ных условиях углерод и кремний очень инертны и практически не взаимодействуют ни с какими простыми и сл ожными веществами . Исключение составляет аморфный кремний , реагирую щий с фтором. При нагревании углерод и кремний взаи модействуют с галоге нами , с элеме нтами подгруппы серы , азотом , водородом и многими металлами . В последнем случае образуются соединения , называ емые карбидами и силицидами . С углеродом и кремнием взаимо действуют ли шь некоторые кислоты , являющиеся сильными оки с лителями . Например , в прису т ствии окислителей (KClO 3 , MnO 2 ) аморфный углерод растворяется в концентрированных азотной и серной кислотах при нагревании . Кремний же растворяется лишь в смеси азотной и плавиковой кислот : 3Si + 18HF + 4HNO 3 = 3H 2 SiF 6 + 4NO + 8 Н 2 О Щелочи переводя т кремн ий в соли кремниевой кислоты с выде лением водорода : Si + 2КОН + H 2 O = К 2 Si0 3 + 2Н 2 ­'ad С водой угл ерод и кремний реагируют лишь при высоких тем пературах : С + Н 2 О ®'ae ¬'ac СО + Н 2 Si + ЗН 2 О = Н 2 SiO 3 + 2Н 2 Первая из э тих реакций имеет большое практическое значен ие . Она лежит в основе процесса газификаци и твердого топлива. Углерод в отличие от кремния непосред ственно взаимодейству ет с водородом : С + 2Н 2 = СН 4 Реакция осущест в ляется при нагревании в присутствии ката лизатора (мелкий раздробленный никель ). Продук т взаимодействия — метан — является пер вым членом ряда предельных угле водородов , сос тав которых выражается формулой C n H 2n+2 . Аналогично углероду кремний тоже образует с водородом со единения , но они мене е устойчивы . Надежно идентифицированы только шесть низших гомологов предельного ряда . Их называют силанами . Простейший представитель мон осилан SiH 4 имеет строе ние , аналогичное СН 4 . Силаны - крайне реакционноспособные сое динения , воспламеняющиеся на воздухе . Низкая прочность связи Si — Si ( D H = -220 кДж /моль ) по сравнению со связью С— С ( D H = -340 кДж /моль ) обусловила возможность образова ния лишь огран иченного числа силанов по сравнению с углево дородами . Склонность углерода к образованию полимер ных цепей объясняет то обстоятельство , что он в обычных условиях тверд , нелетуч и химически инертен. При нагревании на воздухе углерод и кремний сгорают с обра зованием окс идов . Однако процессы окисления идут по-разному . При недостатке кислорода углерод образует оксид углерода (II), а при избытке — оксид углерода (IV). Кремний с кислородом во всех случаях образует оксид кремния (IV). Оксид крем ния (II) может быть получен ли ш ь косвенным путем : Si + SiO 2 = 2SiO. В природе кремнезем (SiO 2 ) встречается в виде включений в граниты и другие породы . Такие вклю чения заметны на осколках породы , они напо минают кусочки оплавленного стекла . Освобождаясь при выветривании породы , они скапли ва ются в руслах рек в виде белого песка . Встречается оксид кремния ( IV ) и в виде прекрасных кристаллов кварца размером , иногда превышающ им человеческий рост . Советские ученые и и нженеры разработали методы , позволяющие искусстве нно выращивать кристаллы кварц а длиной до 1,5-2 м. При плавлении аморфный кварц размягчает ся постепенно и также постепенно при охла ждении затвердевает . Это облегчает изготовление из кварца изделий , например химической посу ды . Кварц очень мало расширяется при нагре вании . Поэтому кварце вую посуду можно , раскалив добела , бросить в холодную воду , и она не растрескается . Оксид кремния (IV) практически нерастворим в воде . Соответ ствующ ая ему кремниевая кислота получается вытеснен ием ее из растворов солей другими кислота ми , в том числе и у гольной . Обра ти те внимание , что в растворе угольная кисло та вытесняет кремни евую из ее солей , а при прокаливании происходит обратное явле ние . Первый процесс обусловлен тем , что кремн иевая кислота бо лее слабая , чем угольная . Второй же процесс объясняет с я мен ьшей летучестью оксида кремния (IV). Высшие солеобразующие оксиды углерода и кремния довольно сильно отличаются по св ойствам . Оксид углерода (IV) - газ , ко торый конденс ируется лишь при сильном охлаждении , образуя кри сталлическую массу , а оксид кремн ия (IV), напротив , кристалли ческое вещество , встречающ ееся в природе в виде минерала кварца. Оксид углерода (IV) растворяется в воде (1:1 по объему ), при чем он частично взаимодейству ет с ней , образуя угольную кислоту : СО 2 + Н 2 О ®'ae ¬'ac Н 2 СО 3 Оксид углерода ( II ) не реагирует ни с водой , ни с растворами щелочей и кислот . Подобно оксиду азота ( II ) NO , он относится к несолеобразующим оксидам. Оксид углерода ( II ) получается при взаимодействии о ксида углер ода ( IV ) с сильно раскаленным углем : С + СО 2 = 2 CO - 160 кДж В этом можно убедиться , заглянув в хорошо растопленную печь . Над раскаленными добела углями вспыхи вают голубые огоньки . Это пламя оксида угл ерода ( II ), сгорающего в воздухе , поступающем через откр ытую дверцу печи . Когда угли несколько остывают , голубые огоньки исчезают : реакция между углем и оксидом углерода ( IV ) прекратилась и оксид углерода ( II ) не образуется. Теперь понятно , почему сильно раскаленны й уголь сгорает синим пламенем , а слабо раскален ный - без пламени. Оксид углерода ( II ) содержится в некоторых видах газообразного топлива , в частности генераторном газе. Оксид углерода ( IV ) образуется в природе при ды хании животных и растений , при гниении орг анических остатков в почве , при пожарах . О кси д углерода ( IV ) тяжелее атмосферного воздуха и поэтому может скапливаться в опасных конце нтрациях в погребах и колодцах . В угольных шахтах из-за медленного окисления угля со держание углекислого газа также выше , чем на открытом воздухе . Служба охраны труда с ледит за тем , чтобы оно не превыша ло установленной нормы (30 мг /м 3 ). Для растений углекислый газ служит и сточником углерода , и обогащение им воздуха в парниках и теплицах приводит к повыш ению урожая . Оксид углерода ( IV ) применяют также для газирования вод ы и напитков , жидким CO 2 заряжают огнетушители . Твердый оксид углерода ( IV ) под названием сухого льда применяют для охлаждения продуктов . Преимущество сухого льда перед обыкновенным заключается в то м , что он поддерживает в окружающем простр анстве значительн о более низкую температу ру и испаряется , не переходя в жидкое состояние. Растворяясь в воде оксид углерода ( IV ) почти не соединяется с нею . Его гидроксид - угольна я кислота Н 2 СО 3 - сущес твует лишь в момент образования , она практ ически нацело разлагается н а углекислый газ и воду : Н 2 СО 3 = Н 2 О + СО 2 Учитывая , что угольная кислота является двухосновной , равно в есие между различными формами молекул и и онов в водном раство ре оксида углерода (IV) можно выразить уравнением : Н 2 О + СО 2 ®'ae ¬'ac Н 2 СО 3 ®'ae ¬'ac H + + НСО 3 - ®'ae ¬'ac 2H + + CO 3 2- . При нагревании оксид углерода (IV) улетучивается , и равно весие смещается влево , а при прибавлении щелочи происходит свя зывание ионов Н + и смещение равновесия вправо . Угольная кислота слабая . В водном раст воре соли угольной кислоты гидролизуются . Ра створы средних солей карбонатов обладают сильной щелочной реакцией : CO 3 2- + H 2 O = HCO 3 - + OH - Наиболее распространен в природе карбонат кальция (известняк , мрамор , мел и т.д .). З алежи пород , содержащих карбонат кальция , особ енно известняка , встреча ются довольно час то . Поэтому одной из задач краеведческой р аботы в районах с кислыми почвами должны быть поиски месторождений известняка. Из искусственно получаемых карбонатов б ольшое значение имеет карбонат натрия Na 2 CO 3 . Безводный карбонат натрия извест ен под названием кальцинированной соды , а кр исталлогидрат Na 2 CO 3* 10 H 2 O - кристаллической соды . Соду применяют д ля производства мыла , стекла , а в быту для стирки белья. При насыщении раствора соды углекислым газом она переходит в гидрокарбонат натр ия NaHCO 3 . Гидрокарбонат натрия продают в аптеках и продовольственных магазинах под названием питьевой соды . Ее принимают внутр ь при изжоге , вызванной избытком в желудоч ном соке соляной кислоты . Питьевую соду пр именяют в кондитерском деле и хлебопечении . При наг ревании она разлагается с выделением углекислого газа и паров воды : 2NaHCO 3 = Na 2 CO 3 + H 2 O + СО 2 Поэтому питьевую соду вводят в состав хлебо пекарных порошков , добавляемых к тесту . Такое тесто подходит без применения дрожжей и заквас ок , наполняясь пузырьками углекислого газа , и выпеченный из него продукт получается по ристым и мягким. Аллотропные ви доизменения углерода. Ри с .1 Модель решетки ал маза. Углерод существ ует в трех аллотропных модификациях : алмаз , графит и карбин. Две основные разновидности углерода - граф ит и алмаз - существенно отличаются по свойствам . Мягкий графит имеет слоистое стр оение (рис . 2).Все атомы углерода находятся з десь в состоянии sp 2 -гибридизации : каждый из них образует три ковалентные связи с соседними атомами , причем углы между направлениями связи равны 120° . Гр афит э лектропроводен и хорошо раскалыва ется по пло скости . В обычных условиях графит и являет ся наи более устойчивой модификацией . Переход графита в алмаз воз можен при очень высок их давлениях (порядка 125000 атм ) и температурах (около 3000 °С ). Однако ис с ледование этого про цесса сначала с теоретических позиц ий , а затем эксперимен тальным путем показало , что в присутствии катализаторов (же лезо , платина ) графит превращается в алмаз уже п ри давлении 60000 — 80000 атм и температуре 1400 — 1600 °С . В настоящее в р емя налажено производство искусственных алмазов для тех н ических целей , причем размеры их обычно ко леблются от 0,5 до 4 мм ; в отдельных случаях удается получить и большие эк земпляры . Стр уктура алмаза (рис . 1) типично тетраэдрическая ; а томы углерода прочн о соединены за счет перекрытия sp 3 -орбиталей . Хотя в обычных условиях алмаз нестабилен , но практ и чески он может сохраняться неопределенно до лгое время . При сильном накаливании алмаза происходит его постепенная графитизация. Физические свойства алмаза и гр афита. Алмаз Граф ит Прозрачен , бесцветен. Не проводит электрический ток , так как нет свободных электронов. Самое твердое из природных веществ. Непрозрачен , серого цвета с металлическим блеском. Довольно хорошо проводит электрический то к , б лагодаря наличию подвижных электронов . Скользок на ощупь. Одно из самых мягких среди твердых веществ. Алмаз - самое твердое природное вещество . Кристаллы алмазов высоко ценятся и как технический материал , и как драгоценное укр ашение . Хорошо отшлифованны й алмаз - брилли ант . Преломляя лучи света , он сверкает чис тыми , яркими цветами радуги. Размеры мировой добычи алмазов очень незначительны - гораздо меньше , чем благородных металлов - золота и платины . Из алмазов д елают наконечники буров для сверления тверд ых горных пород . Также алмазы применяю т для резки стекла и в виде “алмазног о инструмента” (резцы , сверла , шлифовальные кру ги ). Алмазным порошком шлифуют бриллианты и твердые сорта стали . Самый крупный из к огда-либо найденных алмазов весит 602 г , имеет длин у 11 см , ширину 5 см , высоту 6 с м . Этот алмаз был найден в 1905 г и но сит имя “Кэллиан”. Один из самых крохотных в мире гр аненых алмазов , весом всего лишь 0,25 мг (в 4000 раз легче копеечной монетки ), демонстрировался на всемирной выставке в Брюсселе . Несмот ря на ничтожный вес и размер - зерн ышко объемом 0,07 мм 3 ,- искусные руки гранильщика нанесли на нем на нем 57 граней , рассмотреть которые можно только под микроскопом . Ри с .2 Модель решетки графита. В 1967 г . Б.В . Дерягин и Д.В . Федосеев вырастили на гра ни алмаза нитеобразный кристалл (“алмазные ус ы” ). Рост проис ходил при высокой температуре , причем источником углерода служил метан ; за четыре часа кристаллическая нить вырастал а на 1 м м , что , вообще говоря , очень много для процессов такого рода. Большая часть образцов аморфного угля состоит из иска женных кристаллов графита . Характерное расположение атомов углерода по у глам шестиугольника при этом сохраняется. В решетках графита часто в стречаю тся разнообразные де фекты структуры , как стру ктурные , так и химические , связан ные с зах ватом ионов и атомов . В решетку графита могут внед ряться (А . Убеллоде , Ф . Льюис ) а томы бора , кислорода , серы и т . п ., образ ующие связи между слоями и влияющие на прово димость графита . Графит образует своеобразные химические соединения , в которы х присоединяющиеся частицы размещают ся между плоскостями , занятыми атомами углерода. При нагревании графита в парах щелочн ых металлов полу чаются легко окисляющиеся со ед инения . Так , при 400 °С калий образует соединение C 8 K. Состав соединений сильно зависит от темпер атуры и изменяется в широких пределах . Изв естны со единения графита с рубидием , цезием ; для натрия и лития чет ких результатов пока нет ; натрий , по-видимому , д ает соед ине ние C 64 Na фиоле тового цвета. Графит дает также соединения с металл ами , аммиаком и аминами типа MeC 12 (NH 3 ) 2 . Решетка графита во всех случаях расширяетс я при образовании соединений , и межплоскостно е расстояние достигает 0,66 нм , а для метилам инов ого комплекса лития даже до 0,69 нм . Получены соединения : C 9 Br, C 5 CI, C 8 CI, CF. Тифлон (CF) серого цвета , изолятор , не пох ож на другие соединения типа соединений “ внедрения” . Предполагается образование в нем ковалентных связей фтор - углерод. Графит раньше применялся как пишуще е средство . С XIX века и по сей день используют графитовые электроды в металлургии и хим ической промышленности , например в производстве алюминия : металл осаждается на графитовом к атоде . Сейчас нашли применение графитизированные стали, то есть стали с добавлением монокристаллов графита . Эти стали используют при изготовлении коленчатых валов , поршней и других деталей , где особенно важна вы сокая прочность и твердость материала . Графит играет важную роль в элект рот ехнической промышленнос ти и атомной энерг етике , где его используют в качестве замед лителя нейтронов . С помощью графитовых стержн ей регулируют скорость реакции в атомных котлах. Способность графита расщепляться на чешуй ки позволяет делать на его основе смазочн ые вещества . Графит - прекрасный проводник теплоты , при этом он может выдержать значительные температуры до 3000 °С и выше . К тому же он химически довольно стоек . Эти свойства нашли применение в производстве графитовых теплообменников и в ракетной технике (для изготовления ру л ей и сопловых аппаратов. Третья модификация - карбин - была открыта в начале 1960-х годов . Карбин представляет собой порошок глубокого черного цвета с вкраплением более крупных частиц . Электроны в атоме углерода в карбине имеют sp-гибриди зацию , т. е . это цепочечный полимер , кото рый встречается в виде двух форм. Оказалось , что карбин - самая термодинамиче ски устойчивая форма элементарного углерода . В тех условиях , при которых графит переход ит в алмаз за 30 минут , карбин не изменя ется и после 15 часо в выдержки . Тогда же , в начале 1960-х годов , был открыт и так называемый зеркальный углерод , имеющий , как и графит , слоистое строение , но связи между слоями здесь не слабы е межмолекулярные , как в графите , а химиче ские , более прочные . Одна из важней ших особенностей зеркального углерода (кроме тве рдости , стойкости к высоким температурам и т . д .) - его биологическая совместимость с живыми тканями. Адсорбция. Свободный углер од (в виде , например , древесного угля ) не только нелетуч , но и неплавок . Поэто му в таком угле сохра няется тонкопористое строение древесины , все тончайшие кана лы , п о которым в дереве пере мещались растворы минераль ных солей . Если изме рить поверхность всех частиц , находящихся в угольном по рошк е массой 1 г , или всех пор и каналов в 1 г древесного угля , получится площадь во много де сятков и даже сотен квадратных метров. Поместим в колбу , содержа щую воздух с примесью оксида азота (IV), кусочки угля или всыплем в нее толченый уголь . Бурая о краска газа исчезнет : оксид азота ( IV ) погл отитс я углем . Нагреем уголь , и оксид азота ( IV ) в кол бе появится вновь . Взболтаем с угольным по рошком раствор лакмуса . Окраска раствора тоже исчезнет , лакмус поглотится углем . Удержание углем и другими твердыми ве ществами на своей поверхности газа или ра с творенного вещества называется адсорб цией. Чем больше пористость угля , тем больше газа или растворен ного вещества он може т поглотить , или адсорбировать . Для увеличения пористости угля его активируют повторным нагрева нием без доступа воздуха . В результ ат е удаляются остатки про дуктов , закупори вающие капилляры в угле. Уголь адсорбирует все газы , включая ин ертные , но неодинако во . В частности , чем ле гче сжижается газ , тем сильнее он адсор би руется . Адсорбированный углем газ можно извле чь из него , нагревая у голь . Этим по льзуются для регенерации угля , то есть воз вращения ему способности к адсорбции . Уголь применяют в произ водстве сахара и спирта для очистки их от примесей . В аптеках активированный уголь продают в виде таблеток под на званием “карболен” . Их пр инимают внутрь для удаления из желудка раст воренных вредн ых веществ . Активированный уголь используют в фильтрующих противогазах для защиты дыхатель ных путей от вредных примесей воздуха. Список использованной литературы. 1. Н . Л . Г линка "Общая химия " Издательство "Химия " Л енинградское отделение 1973 г. 2. В . А . К рицман "Книга для чтения по неорганической химии " Москв а "Просвещение " 1993 г. 3. Т . Е . Р удзитис , Ф . Г . Фельдман " Химия 7- 9" Москва "Просвещение " 1986 г. 4. Ю . В . Хода ков , Д . А . Эпштейн , П . А . Глориозов "Неорганическая химия 9" М осква "Просвещение " 1987г. 5. Л . А . Н иколаев " Современная химия " Москва "Просвещение " 1980г. 6. Ю . Д . Т ретьяков , Ю . Г . Метлин "Основы общей химии " Москва "Просвещение " 1980г. 7. Е . М . Закладный , Н . В . Щеголев "Рассказы о по лимерах " Издательство "Советская Россия " 1960.
1Архитектура и строительство
2Астрономия, авиация, космонавтика
 
3Безопасность жизнедеятельности
4Биология
 
5Военная кафедра, гражданская оборона
 
6География, экономическая география
7Геология и геодезия
8Государственное регулирование и налоги
 
9Естествознание
 
10Журналистика
 
11Законодательство и право
12Адвокатура
13Административное право
14Арбитражное процессуальное право
15Банковское право
16Государство и право
17Гражданское право и процесс
18Жилищное право
19Законодательство зарубежных стран
20Земельное право
21Конституционное право
22Конституционное право зарубежных стран
23Международное право
24Муниципальное право
25Налоговое право
26Римское право
27Семейное право
28Таможенное право
29Трудовое право
30Уголовное право и процесс
31Финансовое право
32Хозяйственное право
33Экологическое право
34Юриспруденция
 
35Иностранные языки
36Информатика, информационные технологии
37Базы данных
38Компьютерные сети
39Программирование
40Искусство и культура
41Краеведение
42Культурология
43Музыка
44История
45Биографии
46Историческая личность
47Литература
 
48Маркетинг и реклама
49Математика
50Медицина и здоровье
51Менеджмент
52Антикризисное управление
53Делопроизводство и документооборот
54Логистика
 
55Педагогика
56Политология
57Правоохранительные органы
58Криминалистика и криминология
59Прочее
60Психология
61Юридическая психология
 
62Радиоэлектроника
63Религия
 
64Сельское хозяйство и землепользование
65Социология
66Страхование
 
67Технологии
68Материаловедение
69Машиностроение
70Металлургия
71Транспорт
72Туризм
 
73Физика
74Физкультура и спорт
75Философия
 
76Химия
 
77Экология, охрана природы
78Экономика и финансы
79Анализ хозяйственной деятельности
80Банковское дело и кредитование
81Биржевое дело
82Бухгалтерский учет и аудит
83История экономических учений
84Международные отношения
85Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
86Финансы
87Ценные бумаги и фондовый рынок
88Экономика предприятия
89Экономико-математическое моделирование
90Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
Раскрыт секрет Пизанской башни.
Она не падает - встаёт.
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2016
Рейтинг@Mail.ru