Совет 1: Как получить углерод

Углерод – это химический элемент, неметалл. Существует несколько разновидностей его модификаций, например алмаз и графит являются углеродом, а различаются они только строением кристаллической решетки. Также существуют фуллерен, карбин и малоизвестный лонсдейлит, найденный в упавших на землю метеоритах. Углерод в большом количестве содержится в каменных углях. Используется он в качестве топлива, из него производят угольные электроды для промышленных печей и т.д.
Углерод
Вам понадобится
  • Сахар, концентрированная серная кислота, вода, резина.
Инструкция
1
Возьмите стеклянную колбу и насыпьте в нее немного обыкновенного сахара. Далее, налейте в колбу воду, чтобы она не более чем на два сантиметра была выше уровня сахара.
2
Затем, возьмите концентрированную серную кислоту и осторожно, по каплям добавляйте ее в колбу с сахаром. Спустя короткий промежуток времени в колбе образуется чистый углерод.
3
Возьмите металлическую емкость с плотно закрывающейся крышкой и газоотводной трубкой. Погрузите в эту емкость несколько кусков резины.
4
Поставьте емкость на газовую горелку, а конец газоотводной трубки опустите в какую-либо банку. При нагревании без воздуха резина будет разлагаться. Из газоотводной трубки будут выходить газы, в основном метан и жидкие углеводороды, после окончания процесса на дне емкости останется углерод.
Видео по теме
Обратите внимание
При работе с кислотой используйте средства защиты, резиновые перчатки, очки и т.д. Термическое разложение резины необходимо проводить на открытом воздухе или в хорошо проветриваемом помещении, т.к. выделяющиеся газы не очень полезны для здоровья.
Полезный совет
Концентрированную серную кислоту можно получить выпариванием автомобильного электролита. В качестве металлической емкости можно использовать старый чайник со свистком. У него нет крышки, так что сырье можно погружать через горлышко, которое в свою очередь будет играть роль газоотвода.
Источники:
  • Известны способы получения углерода с помощью использования

Совет 2 : К каким химическим элементам относится углерод

Углерод — химический элемент IV группы периодической системы, в природе он представлен двумя стабильными изотопами и одним радиоактивным нуклидом, образующимся в нижних слоях стратосферы.
К каким химическим элементам относится углерод
Инструкция
1
Радиоактивный углерод с массовым числом 14 постоянно появляется в нижних слоях стратосферы из-за того, что нейтроны космического излучения воздействуют на ядра азота. Свободный углерод встречается в природе в виде графита и алмаза, однако основная его масса приходится на природные карбонаты, горючие газы, каменный уголь, торф, нефть, антрацит и других горючие ископаемые.
2
В земной коре содержится около 0,48% углерода (по массе), в гидросфере и атмосфере он находится в виде диоксида. Примерно 18% углерода на нашей планете входит в состав растений и животных. Его круговорот включает в себя биологический цикл, а также выделение диоксида углерода в атмосферу при сгорании топлива.
3
В биологический цикл входит несколько этапов: сначала углерод из тропосферы поглощается растениями, после чего из биосферы возвращается в геосферу. Вместе с растениями этот химический элемент попадает в организм человека и животных, затем при гниении он переходит в почву, а после этого в виде углекислого газа отправляется в атмосферу.
4
Атомы углерода образуют прочные простые, двойные и тройные связи, что способствует появлению устойчивых циклов и цепей, это является одной из причин существования огромного числа углеродсодержащих органических соединений.
5
Самые изученные кристаллические модификации углерода — алмаз и графит. Графит термодинамически устойчив в нормальных условиях, алмаз и другие формы являются метастабильными. При температуре выше 1200 К и атмосферном давлении алмаз переходит в графит, причем при 2100 К превращение занимает считанные секунды.
6
При нормальном давлении углерод начинает сублимироваться, когда температура достигает 3780 К, в жидком состоянии он может находиться только при определенном внешнем давлении. Условия прямого перехода графита в алмаз — давление 11-12 ГПа и температура 3000 К.
7
Углерод химически инертен при обычных температурах, но при достаточно высоких он проявляет сильные восстановительные свойства и соединяется со многими элементами. У разных форм углерода отличается химическая активность, она убывает в ряду: аморфный углерод, графит и алмаз. Аморфный углерод и графит вступают в реакцию с водородом при температуре 1200оС, с фтором — при 900оС. Графит взаимодействует с щелочными металлами и галогенами, образуя соединения включения.
Видео по теме

Совет 3 : Углерод как химический элемент

Углерод – это один из химических элементов, имеющий в периодической таблице символ С. Его порядковый номер – 6, атомная масса – 12,0107 г/моль, радиус атома – 91 пм. Своим названием углерод обязан российским химикам, которые сначала присвоили элементу имя «углетвор», затем трансформировавшееся в современное.
Углерод как химический элемент
Инструкция
1
Использовался углерод в промышленности еще глубокой древности, когда кузнецы применяли его при выплавке металлов. Широко известны две аллотропные модификации химического элемента – алмаз, используемый в ювелирной и промышленно отраслях, а также графит, за открытие которого недавно была присуждена Нобелевская премия. Еще Антуан Лавуазье проводил первые опыты с так называемым чистым углем, затем его свойства частично изучила группа ученых – Гитон де Морво, собственно сам Лавуазье, Бертолле и Фуркруа, которые описали свой опыт в книге «Метод химической номенклатуры».
2
Впервые свободный углерод вывел англичанин Теннант, который пропустил пары фосфора над раскаленным мелом и получил фосфат кальция вместе с углеродом. Продолжил опыты британского коллеги француз Гитон де Морво. Он осторожно нагрел алмаз, в результате чего превратил его в графит и после в угольную кислоту.
3
Углерод обладает довольно разнообразными физическими свойствами по причине образования химических связей различного типа. Уже известно, что данный химический элемент постоянно образуется в нижних слоях стратосферы, а его свойства еще с 50-х годов обеспечили углероду место на АЭС и в атомных водородных бомбах.
4
Физики выделяют несколько форм или структур углерода: тетрическую, тригональную и диагональную. У него есть и несколько кристаллических вариаций – алмаз, графен, графит, карбин, лонсдейлит, наноалмаз, фуллерен, фуллерит, углеродное волокно, нановолокно и нанотрубки. Есть формы и у аморфного углерода: активированный и древесный уголь, ископаемый уголь или антрацит, камменоугольный или нефтяной кокс, стеклоуглерод, техуглерод, сажа и углеродная нанопленка. Физики также разделяют и коластерные вариации – астралены, диуглероды и углеродные наноконусы.
5
Углерод довольно инертен в условиях отсутствия экстремальных температур, а при достижении их верхнего порога способен соединяться с другими химическими элементами, проявляя сильнейшие восстановительные свойства.
6
Пожалуй, наиболее известным применением углерода является карандашная промышленность, где его смешивают с глиной для меньшей ломкости. Его применяют и в качестве смазочного средства при очень высоких или низких температурах, а высокая температура плавления дает возможность изготавливать из углерода прочные тигли для заливки металлов. Графит также прекрасно проводит электрический ток, что дает большие перспективы для применения его в электронике.
Видео по теме

Совет 4 : Свойства углерода как химического элемента

Кроме углерода, в главную подгруппу IV группы входят также кремний, германий, олово и свинец. Размеры атомов сверху вниз в подгруппе увеличиваются, притяжение валентных электронов ослабляется, поэтому усиливаются металлические свойства и ослабевают неметаллические. Углерод и кремний – неметаллы, остальные элементы – металлы.
Свойства углерода как химического элемента
Инструкция
1
На внешнем электронном слое углерод, как и другие элементы его подгруппы, имеет 4 электрона. Конфигурация внешнего электронного слоя выражается формулой 2s(2)2p(2). Благодаря двум неспаренным электронам углерод может проявлять валентность II. В возбужденном состоянии один электрон переходит с s-подуровня на p-подуровень, и валентность возрастает до IV.
2
Летучее водородное соединение углерода – метан CH4, единственное устойчивое соединение среди всей подгруппы (в отличие от SiH4, GeH4, SnH4 и PbH4). Низший оксид углерода CO – несолеобразующий оксид, а высший оксид CO2 – кислотный. Ему соответствует слабая угольная кислота H2CO3.
3
Поскольку углерод относится к неметаллам, в соединениях с другими элементами он может проявлять как положительные, так и отрицательные степени окисления. Так, в соединениях с более электроотрицательными элементами, такими как кислород, хлор, его степень окисления положительна: CO (+2), CO2 (+4), CCl4 (+4), а с менее электроотрицательными – к примеру, водородом и металлами – отрицательна: CH4 (-4), Mg2C (-4).
4
В периодической системе элементов Менделеева углерод находится под порядковым номером 6, во втором периоде. Он имеет относительную атомную массу 12. Его электронная формула – 1s(2)2s(2)2p(2).
5
Чаще всего углерод проявляет валентность, равную IV. Из-за высокой энергии ионизации и низкой энергии сродства к электрону образование ионов, положительных или отрицательных, для него нехарактерно. Обычно углерод образует ковалентные связи. Атомы углерода способны также соединяться между собой с образованием длинных углеродных цепей, линейных и разветвленных.
6
В природе углерод может находиться как в свободном виде, так и в виде соединений. Известны две аллотропные модификации свободного углерода – алмаз и графит. Известняк, мел и мрамор имеют формулу CaCO3, доломит – CaCO3∙MgCO3. Углеродные соединения являются основными компонентами природного газа и нефти. Все органические вещества также строятся на основе этого элемента, а в виде углекислого газа CO2 углерод находится в атмосфере Земли.
7
Алмаз и графит, аллотропные модификации углерода, сильно отличаются друг от друга по своим физическим свойствам. Так, алмаз – это прозрачные, очень твердые и прочные кристаллы, кристаллическая решетка имеет тетраэдрическое строение. В ней нет свободных электронов, поэтому алмаз не проводит электрический ток. Графит – темно-серое мягкое вещество с металлическим блеском. Его кристаллическая решетка имеет сложное слоистое строение, а наличие в ней свободных электронов обусловливает электропроводность графита.
8
При обычных условиях углерод химически малоактивен, но при нагревании он вступает в реакцию со многими простыми и сложными веществами, проявляя свойства как восстановителя, так и окислителя. Как восстановитель он взаимодействует с кислородом, серой и галогенами:

C+O2=CO2 (избыток кислорода),

2C+O2=2CO (недостаток кислорода),

C+2S=CS2 (сероуглерод),

C+2Cl2=CCl4 (четыреххлористый углерод).
9
Углерод восстанавливает металлы и неметаллы из их оксидов, что активно используется в металлургии:

C+CuO=Cu+CO,

2C+PbO2=Pb+2CO.
10
Водяной пар, пропущенный через раскаленный уголь, дает водяной газ – смесь водорода и оксида углерода(II):

C+H2O=CO+H2.

Этот газ используют для синтеза таких веществ, как метанол.
11
Окислительные свойства углерода проявляются в реакциях с металлами и водородом. В результате образуются карбиды металлов и метан:

4Al+3C=Al4C3 (карбид алюминия),

Ca+2C=CaC2 (карбид кальция),

C+2H2↔CH4.
Видео по теме
Полезный совет
Промышленный карбид кальция обычно получают в реакции с негашеной известью CaO, добываемой из известняка CaCO3:

CaCO3=CaO+CO2↑,

CaO+3C=CaC2+CO↑.

Совет 5 : С какими элементами взаимодействует углерод

Углерод - это химический элемент, находящийся в 4 группе периодической системы. Существуют две наиболее изученные аллотропные модификации углерода - графит и алмаз. Последний широко используется в промышленности и ювелирном деле.
Сажа - одна из аллотропных модификаций углерода

Углерод в природе



Свободный углерод встречается в природе только в виде алмаза или графита (изотопы с атомной массой 12 или 13). В атмосфере ученые обнаружили изотоп с атомной массой, равной 14. Он образуется в результате взаимодействия углерода с первичным космическим излучением. Круговорот углерода в природе происходит с помощью углекислого газа, который образуется при сгорании топлива (включая ископаемое), работе гейзеров, а также в процессе жизнедеятельности животных и растений.

Химические свойства углерода



В свободном состоянии углерод встречается гораздо реже чем в виде различных соединений. Все дело в том, что он способен образовывать прочную ковалентную связь со многими химическими элементами. Это объясняет такое большое разнообразие углеводородов.

Углерод способен взаимодействовать с большинством химических элементов только при достаточно высокой температуре. При низкой температуре реакция возможна только с сильнейшими окислителями, к которым относится фтор.

Фтор - это единственный галоген, с которым может взаимодействовать углерод. Это объясняется его низкой реакционной способностью с подобными веществами. В результате такого взаимодействия получается фторид углерода.

При горении углерода могут получаться два типа его оксидов: четырехвалентный (углекислый газ) и двухвалентный. Это зависит от количества молей углерода. Двухвалентный оксид углерода имеет другое название - угарный газ. Он ядовит и в больших количествах способен убить человека.

При очень высокой температуре углерод способен взаимодействовать с водяными парами. В итоге получается углекислый газ (четырехвалентный оксид) и водород.

Углерод обладает восстановительными свойствами. Кокс (одна из его аллотропных модификаций) применяется в металлургии для получения металлов из их оксидов. Так получают, например, цинк. На выходе такой реакции образуется чистый цинк и углекислый газ. Углерод способен нейтрализовать серную и азотную кислоту при достаточно высокой температуре.

Применение углерода



Графитовые стержни применяют для управления цепной ядерной реакции, так как они способны хорошо поглощать нейтроны. Алмазы используют для резки и шлифовки различных изделий, а также в ювелирном деле. Активированный уголь может поглощать вредные вещества. Он нашел применение в медицине и военном деле (производство противогазов).
Источники:
  • Углерод на химик.ру
  • Углерод
  • Химия элементов. Углерод
Совет полезен?
Поиск
Добавить комментарий к статье
Осталось символов: 500