🗊Презентация Углерод и кремний

Углерод и кремний Углерод обозначается символом C (лат. Carbonium). Кремний обозначается символом Si (лат. Silicium, от лат. silex — кремень).

Углерод и кремний являются химическими элементами IVA-группы периодической системы. Находятся во 2 и 3 периоде соответственно. Углерод и кремний – элементы неметаллы.

У углерода на внешнем энергетическом уровне 4 электрона – 2s22p2, как и у кремния – 3s23p2.

История открытия C В 1791 году английский химик Теннант первым получил свободный углерод; он пропускал пары фосфора над прокалённым мелом, в результате чего образовывались фосфат кальция и углерод. То, что алмаз при сильном нагревании сгорает без остатка, было известно давно. Ещё в 1751 г. германский император Франц I согласился дать алмаз и рубин для опытов по сжиганию, после чего эти опыты даже вошли в моду. Оказалось, что сгорает лишь алмаз, а рубин (окись алюминия с примесью хрома) выдерживает без повреждения длительное нагревание в фокусе зажигательной линзы. Лавуазье поставил новый опыт по сжиганию алмаза с помощью большой зажигательной машины и пришёл к выводу, что алмаз представляет собой кристаллический углерод. Второй аллотроп углерода — графит — в алхимическом периоде считался видоизменённым свинцовым блеском и назывался plumbago; только в 1740 г. Потт обнаружил отсутствие в графите какой-либо примеси свинца.

Происхождение названия C В начале XIX века в русской химической литературе иногда применялся термин «углетвор» (Шерер, 1807; Севергин, 1815); с 1824 года Соловьёв ввёл название «углерод». Соединения углерода имеют в названии часть карб(он) — от лат. carbō (род. п. carbōnis) «уголь».

Физические свойства простых веществ углерода и кремния.

Алмаз –бесцветное (иногда желтоватое, коричневатое, зеленое, черное, синее, красноватое) прозрачное вещество, очень сильно преломляющее лучи света. По твердости превосходит все известные природные вещества. Но обладает хрупкостью. Химически инертен, плохо проводит тепло и электрический ток. Плотность 3,5 г/см3. Каждый атом углерода в структуре алмаза расположен в центре тетраэдра, вершинами которого служат четыре ближайших атома. Именно прочная связь атомов углерода объясняет высокую твердость алмаза.

Карбин –синтетическая модификация углерода. Черный мелкокристаллический порошок. Плотность 1,9–2 г/см3. Полупроводник.

Фуллерены представляют собой шарообразные молекулы, образованные пяти- и шестиугольниками из атомов углерода, соединенных между собой. Внутри молекулы полые. В настоящее время получены фуллерены состава С60, С70 и др.

Кремний. Кристаллический кремний – вещество темно-серого цвета с металлическим блеском, имеет кубическую структуру алмаза, но значительно уступает ему по твердости, довольно хрупок. Температура плавления 1415 °C, температура кипения 2680 °C, плотность 2,33 г/см3. Обладает полупроводниковыми свойствами, его сопротивление понижается при повышении температуры. Аморфный кремний – порошок бурого цвета на основе сильно разупорядоченной алмазоподобной структуры. Обладает большей реакционной способностью, чем кристаллический кремний.

Химические свойства С Взаимодействие с неметаллами С + 2S = CS2. С + О2 = СО2, С + 2F2 = CF4. C + 2H2 = CH4. не взаимодействует с азотом и фосфором. Взаимодействие с металлами Способен взаимодействовать с металлами, образуя карбиды: Ca + 2C = CaC2. Взаимодействие с водой C + H2O = CO + H2. Углерод способен восстанавливать многие металлы из их оксидов: 2ZnO + C = 2Zn + CO2. Концентрированные серная и азотная кислоты при нагревании окисляют углерод до оксида углерода (IV): C + 2H2SO4 = CO2 + 2SO2 + 2H2O;

Si Si Взаимодействие с неметаллами Si + 2F2 = SiF4. Si + 2Cl2 = SiCl4. Si + O2 = SiO2. Si + C = SiC Si + 3B = B3Si. 3Si + 2N2 = Si3N4. С водородом не взаимодействует. Взаимодействие с галогеноводородами Si + 4HF = SiF4 + 2H2, Взаимодействие с металлами 2Ca + Si = Ca2Si. Взаимодействие с кислотами 3Si + 4HNO3 + 18HF = 3H2[SiF6] + 4NO + 8H2O. Взаимодействие со щелочами Si + 2NaOH + H2O = Na2SiO3 + H2.

Нахождение в природе В виде углекислого газа углерод входит в состав атмосферы (0,03% по объему). Уголь, торф, нефть и природный газ - продукты разложения растительного мира Земли древнейших времен.

Кремний в природе Он широко распространен в виде кремнезема SiO2 и различных силикатов. Например, гранит содержит более 60% кремнезема, а кристаллический кварц является самым чистым из природных соединений кремния с кислородом.

Применение углерода

Применение кремния Кремний находит применение в полупроводниковой технике и микроэлектронике, в металлургии в качестве добавки к сталям и в производстве сплавов. Соединения кремния служат основой для производства стекла и цемента. Производством стекла и цемента занимается силикатная промышленность. Она также выпускает силикатную керамику — кирпич, фарфор, фаянс и изделия из них. Широко известен силикатный клей, применяемый в строительстве как сиккатив, а в пиротехнике и в быту для склеивания бумаги.